COMPOZITIA BETONULUI

COMPOZITIA BETONULUI

Se va proiecta compozitia unui beton avand urmatoarele date :

clasa betonului C12/15 ;

caracteristicile elementului de constructie :

tipul elementului : fundatie ;

dimensiunea minima a elemenului de constructie :800 mm;

grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturilor 30 mm ;

distanta minima dintre barele de armatura 100 mm ;

conditii de expunere a elementului de constructie : mediu umed moderat ;

conditii de executare si tehnologia adoptata : conditii normale de expunere ;

transportul , manipularea si punerea in opera a betonului : transportul cu autoagitatorul si turnarea cu pompa ;

gradul de omogenitate al betonului : II ;

Umiditatea agregatelor :

pentru sorturile de nisip 0 -7 mm : - U_0.7 = 2 % ;

pentru sorturile de pietris 7-71 mm : - U_7.71 = 1%

A.       Stabilirea calitativa a materialelor camponente

Observatie !

Stabilirea cantitativa a materialelor componente s-a realizat dupa indrumatorul " Compozitia Betonului " realizat de : prof. dr. ing Mihai Teodorescu , sef lucr. Adrian Tsicura , prep. ing. George Ilinoiu .

a)    Consistenta

Din anexa 1 pag. in functie de tipul elementului de beton ( grinda ) , mijlocul de transport ( cu autoagitatorul ) si tehnologia de punere in lucrare

( pompa ) , rezulta clasa de consistenta T₃ .

b)    Dozajul minim de ciment

Din anexa 3 pag. 24 , in functie de tipul betonului ( armat ) , clasa de expunere : 2a (anexa 2 pag. 27 ) rezulta dozajul minim de ciment C = 350 kg/m³.

c)     Agregatele

i)            Tipul agregatelor - avand in vedere clasa betonului C 20/25 se vor folosi agregate provenite din sfarmarea naturala a rocilor si anume agregate silicioase de balastiera cu densitatea aparenta ρ_ag=2.7 kg/dm³ .

ii)        Dimensiunea maxima a granulei agregatelor

se stabileste in functie de :

tipul elementului de beton ( stalp) , astfel :

Ф_max ≤ 1/3 din grosimea minima a stalpului , adica : Ф_max ≤ 1/3 * 650 = 216.67mm

≈ 217 mm.

distanta dintre barele de armatura :

Ф_max ≤ distanta minima dintre armature - 5 mm , adica :

distanta minima este 50 -5 = 45mm ;

grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturilor : Ф_max ≤ 1.3 * grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturii sau ≥ 1.2 * d , de unde :

Ф_max ≤ 1.3 * 50 = 65 mm

Grosimea informativa a stratului de acoperire cu beton a armaturilor a fost sintetizata in tabelul Avand in vedere conditiile de mediu ( 2a ) , clasa betonului ( C16/20) si tipul betonului ( monolit ) , grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturilor este de 50 mm .

transportul si punerea in opera : pompe

Ф_max ≤ 1.3 din diametrul conductei de transport a betonului si de regula este de maximum 31mm .

In final , dimensiunea maxima a agregatului se stabileste dupa ce toate conditiile prezentate mai sus sunt indeplinite simultan si astfel se alege una din valorile standardizate ale agregatului de : 7 , 16 , 20 , 31 , 40 sau 71.

Toate aceste conditii trebuind respectate simulan , rezulta ca Ф_max ≥ 19.5 mm astfel se alege : Ф_max = 20 mm .

iii)        Granulozitatea agregarului total cunoscand clasa de consistenta T₃ si deci tasarea si dozajul de ciment ( C= 350 kg / m³ ) , din anexa 4 pag. 39 rezulta zona de granulozitate recomandata ( I ) .

Limetele zonelor de granulozitate ( maxime si minime ) se aleg din anexa 5 pag. in functie de dimensiunea maxima a agregatului si de zona de granulozitate .

Din anexa 5 pag.30 se stabileste pentru agregatele cu dimensiunea 0-20 mm limitele zonelor de granulozitate astfel :

Agregat : 0 - 0.2 mm : 10 -15 % se alege 12 % ;

0 mm : 30 -40 % se alege 39 % ;

0 mm : 50 - 60 % se alege 58 % ;

0 mm : 70 - 80 % se alege 78 % ;

0 - 20 mm : 95 -100 % se alege 100 % ;

La incadrarea agregatului total in zona de granulozitate recomandata se va tine seama in principal de respectarea limitelor impuse in zona partii fine . Proportia de nisip 0.3 mm se va alege astfel incat , in cazul nisipurilor fine sa fie respectata limita minima , chiar daca trecerea prin ciurul de 3 mm se situeaza sub , respectiv deasupra limitei zonei respective .

d)    Cimentul

Din anexele 11 , 12 pag. 49-53 in functie de conditiile de expunere a constructiilor ( mediu umed moderat - clasa de expunere 2a) , de tipul elementului (stalp ) , de masivitatea elementului , de tipul betonului ( armat ) si de clasa betonului ( C 16/20 ) rezulta un ciment recomandat II A - 32,5 .

Tipurile de ciment sunt date in anexele 7 , 8 in pag. 35-36iar in anexa 9 pag. 48 sunt prezentate echivalentele aproximative ale cimenturilor produse conform standardelor nationale ( S.R.) cu cimenturile STAS .

Tip S. R. : II A - S 32 ;

Tip STAS : Pa 35;

e) Gradul de impermeabilitate

In anexa 3 pag. gradul de impermeabilitate se stabileste in functie de clasa de expunere si clasa betonului ( daca nu se precizeaza in proiect ) . Acest grad de permeabilitate corespunde unei clase de beton P4 .

f)       Gradul de gelitate

In anexa 3 pag. gradul de gelitate se stabileste in functie de clasa de expunere si clasa betonului ( daca nu se precizeaza in proiect ) ; gradul de gelitate este G100 .

g)    Raportul apa-ciment maxim

In functie de clasa de expunere ( 2a ) , clasa betonului ( C 16/20 ) , gradul de impermeabilitate maxim ( P4) si gradul de gelitate minim

( G100 ) , din anexa 3 pag. 37 rezulta A/C_maxim =

B.   Stabilirea cantitativa a materialelor componente    ( rezolvarea cantitativa a componentilor )

Determinarea cantitatilor componentilor se face pentru 1 m³ de beton . Agregatele se presupun a fi perfect uscate , urmand ca in final sa se faca corectiile corespunzatoare in functie de umiditatea efectiva a acestora .

I. Apa ( l/m³ )

Din anexa 13 pag.40 , cantitatea de apa de amestecare (A ) se determina in functie de clasa betonului ( C 16/20 ) si de consistenta sa ( T₃) .Aceasta cantitate ( 185 l/m³ ) , urmeaza sa fie corectata cu un coeficient ( C ) stabilit in functie de dimensiunea maxima a agregatului .

A¹ = A + C [ l/m³ ]

In cazul nostru avem dimensiunea maxima a agregatelor de 20 mm , iar coeficientul de corectie :

C= 1.05 (se adauga un spor de apa de 5 .

A¹ = 185 *1.05=194.25 [ l/m³ ]

A¹ ≈ 194 [ l/m³ ]

II. Raportul apa-ciment A/C

Din anexa 14 pag.42, in functie de clasa betonului ( C 20/25 ) , clasa cimentului ( 32,5 ) si gradul de omogenitate al betonului II , se determina valoarea raportului apa - ciment (0.60 ) . Aceasta valoare se compara cu valoarea maxima a raportului A/C , determinat la punctual A.g. .Alegem in final valoarea raportului A/C_maxim = 0.60 .

III. Cimentul ( kg/m³ )

Cantitatea de ciment se evalueaza , aplicand relatia :

[kg/m³ ]

unde:

A¹- cantitatea orientativa de apa de amestec determinata la punctul I .

A/C - valoarea cea mai mica a raportului A/C maxim pentru asigurarea cerintelor de rezistenta ( clasa ) si durabilitate .

C¹ = 194.25 / 0.60 = 323.75 [ kg/m³ ]

C¹ ≈ 324 [ kg/m³ ]

Aceasta cantitate se compara cu valoarea minima a dozajului de ciment determinate la punctual A.b. kg ) si dintre cele doua valori se alege valoarea maxima adica C¹= 350 kg .

IV. Agregatele ( kg/m³ )

Cantitatea de agregate in stare uscata ( A_ag) ,se evalueaza aplicand relatia :

A'_ag = ρ_ag * - - A¹ - ρ ) [ kg/m³ ]

unde :

ρ_c - densitatea cimentului , egal cu aproximativ 3.0 kg /dm³

ρ_ag - densitatea aparenta a agregatului ( conform anexei 13 pag. 54 )

ρ - volumul de aer inclus egal cu circa 2.0 % ,

respective 20 dm³/ m³ ; in cazul utilizarii aditivilor antrenorilor de aer ; aerul antrenat se stabileste conform anexei 13 pag.

A'_ag = 2.7 - - 194 - 20 ) =

[ kg/m³ ]

V. Impartirea agregatului total pe sorturi    ( Ag / pe sorturi )

In functie de limitele zonelor de granulozitate alese conform punctului A.c se stabileste o valoare pentru fiecare sort de agregat , cuprinsa intre limita maxima si cea minima , aceasta valoare reprezentand procentul de treceri in masa prin sita respectiva , apoi se calculeaza cantitatea de agregat pentru fiecare sort in parte :

A_gi =A_g * ;

unde :

A_g - cantitatea totala de agregat , kg ;

p_i - procentul de trecere prin sita ' i ' ;

p_i-1 - procentul de trecere prin sita 'i - 1 ' ;

sort 0-0.2 mm :

* 1807 = 217 kg/m³ ;

sort 0.2 -1 mm :

* kg/m³ ;

sort 1 - 3 mm :

* kg/m³ ;

sort 3 - 7 mm :

* kg/m³ ;

sort 3 - 7 mm :

* kg/m³ ;

unde cantitatea totala este de : TOTAL = 1807 kg/m³ ;

VI. Corectia cantitatii de apa

Corectia cantitatii de apa se face in functie de umiditatea efectiva a agregatului , se calculeaza cantitatea suplimentara de apa provenita din umiditatea acestora :

[ l / m³ ]

unde :

A_gi - cantitatea de agregat din sortul ' i ' ( kg ) ;

u_i - umiditatea sortului ' i ' ( % ) ;

n - numarul total de sorturi ;

Cantitatea suplimentara de apa provenita din umiditatea sorturilor de nisip ( 1.5 % ) este :

[l/m³]

Cantitatea suplimentara de apa provenita din umiditatea sorturilor de pietris % ) este :

[l/m³]

Cantitatea totala de apa suplimentara :

∆A=∆A_N + ∆A_P = 35+ 5.95= 41.00 [l/m³]

Cantitatea corectata de apa este :

A* = A - ∆A =194 - 41.00 = 153 [l/m³]

VII. Corectarea cantitatilor de agregat pe sorturi

Cantitatile corectate de agregat , pe sorturi , se stabilesc dupa formula :

A'_gi =A_gi [ kg/m³ ]

unde :

A_gi - cantitatea de agregat pentru sortul ' i ' , in kg ;

u_i - umiditatea sortului ' i ' , in % ;

sortul :

0 - 0.2 mm : * = 222 kg/m³ ; 0.2 -1 mm : * = 500 kg/m³ ; 1 - 3 mm : * = 352 kg/m³ ;

3 - 7 mm : * = 371 kg/m³ ;

7-20 mm : * = 403 kg/m³ ;

Total cantitate de agregate :TOTAL= 1848 kg/m³ ;

VIII. Cantitatea totala corectata de agregat se determina dupa relatia :

[ kg/m³] ;

unde :

A'_gi - cantitatea corectata de agregat pentru

sortul ' i ' ( kg ) ;

n - numarul de sorturi ;

[ kg/m³]

IX. Densitatea aparenta a betonului

Densitatea aparenta a betonului se calculeaza cu relatia :

= 2351 [ kg/m³]

X. Incercari preliminare

Pentru stabilirea corecta a cantitatilor componentilor , este absolute necesar sa se faca unele verificari experimentale , prezentate mai jos :

a) se prepara un amestec de beton de minimum 30 l , cu cantitatile pentru ciment si agregat stabilite conform punctelor II. si IV. La care se se introduce apa treptat pana la obtinere consistentei dorite , determinandu-se astfel cantitatea de apa A ( stabilita conform punctului I. ) ;

b)     se determina densitatea aparenta ρ_b ;

c) se recalculeaza cantitatea de ciment :

[ kg/m³ ] ;

d)     se recalculeaza cantitatea de agregate :

[ kg/m³ ] ;

unde :

p^'_b - densitatea aparenta determinate experimental ;

p_b - densitatea aparenta determinate prin calcul ;

Observatie!

Atat la preparare amestecului informativ cat si a amestecurilor preliminare se vor utilize agregate uscate .

e) se prepara trei amestecuri de beton de maximum 30 de litri pentru trei compozitii diferite :

cea de baza ( realizat bupa reteta stabilita mai sus ) ;

o compozitie cu dozaj de ciment cu 7 % mai putin fata de reteta initiala , dar nu cu mai putin de 20 kg/m³ fata de compozita de baza , mentinand cantitatea de apa si de agregat conform compozitiei de baza ;

o compozitie experimentala ;

din cele trei amestecuri se confectioneaza minimum 12 epruvete ( confectionarea epruvetelor se face conform prevederilor din STAS 1275-88) ;

cate 6 epruvete din fiecare compozitie se vor incerca la varsta de 7 zile ( pastrarea si incercarea epruvetelor se vor efectua conform prevederilor din acelasi STAS 1275-88 ) , adoptandu-se drept compozitie preliminara cea pentru care care rezistentele determinate sunt cel putin egale cu valorile indicate in codul de practica NE 012/99 ;

se incearca restul de 6 epruvete la varsta de 28 de zile rezultatele obtinute fiind analizate in vederea definitivarii compozitiei .Rezistentea medie pe fiecare compozitie f_bm se va corecta pentru fiecare compozitie in functie de rezistenta efectiva a cimentului , aplicand relatia :

se adopta compozitia pentru care valoarea rezistentei corectate este cel putin egala cu rezistenta la 28 de zile indicata in tabelui 3.33 ;

pentru gradul 1 respectiv 2 de omogenitate la valorile prezentate in tabelul 3.33 se scad , respective se adauga valoarea ∆ conform tabelului 3.34 ;

in cazurile urgente se poate adopta preliminar compozitia betonului pe baza obtinerii rezistentei la varsta de 7 zile daca aceasta atinge cel putin urmatoarele procente din rezistenta la 28 de zile prevazuta in tabelul 3.34 sau precizata , dupa caz , conform punctului de mai sus :

I. 55% pentru cimenturi tip H , IIB , SR ;

II. 65% pentru cimenturi tip CEMII si CEMI ;

Compozitia astfel stabilita se va corecta pe baza rezultatelor incercarilor la varsta de 28 de zile a betonului .