PROIECTAREA COMPOZITIEI BETOANELOR CU DENSITATE NORMALA

PROIECTAREA COMPOZITIEI

BETOANELOR CU DENSITATE NORMALA

Sa se proiecteze compozitia unui beton avand urmatoarele date initiale:

Clasa betonului : C12/15

Caracteristicile elementului de constructie:

a)      Tipul elementului : placa monolit

b)      Modul de armare si distanta minima intre armaturi: Φ10/150

c)      Dimensiunea minima a elementului de constructie si grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturilor: 150mm

Conditii de expunere a elementului de constructie : mediu marin (4a1)

Conditii de executare si tehnologia adoptata: conditii de executare normale.

Transportul, manipularea si punerea in opera a betonului: transport cu autoagitatorul si beton turnat 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): U₇₇₁=1%.

A. Stabilirea calitativa a materialelor componente

1. CONSISTENTA

Din tabelul 3.10, in functie de tipul elementului de beton (placa monolit), mijlocul de transport (autoagitator) si tehnologia de punere in lucrare (pompa), rezulta clasa de consistenta T3, cu o tasare 70 20.

2. DOZAJUL MINIM DE CIMENT

Din tabelul 3.11, in functie de tipul betonului (armat), clasa de expunere (4a1), (tabel 3.6), rezulta dozajul minim de ciment C=325 kg/m³_.

3. AGREGATELE

a) Tipul agregatelor - avand in vedere clasa betonului C12/15 se vor folosi agregate provenind din sfaramarea naturala a rocilor si anume agregate silicioase de balastiera cu densitate aparenta ρ_ag = 2,7 kg/dm³_.

b) Dimensiunea maxima a granulei agregatelor - se stabileste in functie de:

• tipul elementului de beton (placa), astfel:

- Φmax ≤ 1/4 din dimensiunea minima a elementului;

- Φmax ≤ 1/4 140 = 35 mm

• distanta dintre barele de armatura:

- Φmax ≤ distanta minima dintre armaturi - 5 mm

- Φmax ≤ 150 - 5 = 145 mm

• grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturilor:

- Φmax ≤ 1,3 grosimea stratului de acoperire cu beton a armaturii

Φmax ≥ 1,2 d

- Φmax ≤ 1,3 15 mm = 19,5 mm

• transportul si punerea in opera a betonului in cazul transportului prin pompare:

- Φmax ≤ 1/3 din diametrul conductei de transport a betonului si de regula, maximum 31 mm

In final, dimensiunea maxima a agregatului se stabileste stabilind simultan toate conditiile prezentate mai sus si alegand una din valorile standardizate: 7, 16, 20, 31, 40 sau 71 mm.

Toate aceste conditii trebuind sa fie respectate simultan, rezulta Φmax ≥ 19,2 mm. Se alege Φ_max = 20 mm

c) Granulozitatea agregatului total - cunoscand consistenta (clasa de tasare T3) si dozajul de ciment (C = 325 kg/m³), din tabelul 3.12 rezulta zona de granulozitate recomandata (II). Limitele zonelor de granulozitate (maxime si minime) se aleg din tabelul 3.15, in functie de dimensiunea maxima a agregatului si de zona de granulozitate.

Din tabelul 3.15 se stabileste pentru agregatele cu dimensiunea     0-20 mm limitele zonelor de granulozitate astfel :

• Agregat 0-0,2 mm : intre 3 - 10 % T aleg    3 %
• Agregat 0-1 mm  : intre 30 - 40% T aleg 35 %
• Agregat 0-3 mm  : intre 46 - 56% T aleg 50 %
• Agregat 0-7 mm : intre 66 - 75% T aleg 70 %
• Agregat 0-20 mm : intre 95 -100% T aleg 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 maxima a trecerilor pe 0,5 si 1 mm, iar in cazul nisipurilor grosiere sa fie respectata limita minima, chiar daca trecerea prin ciurul de 3mm se situeaza sub, respectiv deasupra limitei zonei respective.

Cantitatea totala de parti fine (ciment + nisip < 0,2mm) nu depaseste, in functie de dozajul de ciment (C=350kg/m³), valorile din tabelul 3.19. (475kg/m³).

4. CIMENTUL

Din tabelul 3.6 in functie de clasa de expunere a constructiilor in conditiile de mediu (mediu marin, agresivitatea apei de mare moderat) rezulta o clasa de expunere (4a1).

Tipul de ciment se stabileste in functie de conditiile de expunere si de mediu, de masivitatea elementului , de tipul de beton si de clasa betonului , in conformitate cu tabelul 3.27, fiind conditionat de tipul si masivitatea elementului, beton armat, (C12/15). Se recomanda tipul de ciment CEMI-32,5R.

5. GRADUL DE IMPERMEABILITATE

In tabelul 3.29, gradul de impermeabilitate se stabileste in functie de clasa de expunere (4a1) si clasa betonului (C20/25): P₈^*

6. GRADUL DE GELIVITATE

In tabelul 3.29, gradul de gelivitate se stabileste in functie de clasa de expunere si clasa betonului (daca nu se precizeaza in proiect): -

7. RAPORTUL APA-CIMENT MAXIM

In functie de clasa de expunere (4a1) , clasa betonului (C20/25), gradul de impermeabilitate maxim (P₈) si gradul de gelivitate minim, in tabelul 3.29 rezulta raportul A/C maxim = 0,45

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

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

APA (l/m³)

Din tabelul 3.30, cantitatea de apa de amestecare (A) se determina in functie de clasa betonului si de consistenta sa. Aceasta cantitate (185l/ m³),

urmeaza sa fie corectata cu un coeficient (c) stabilit in functie de dimensiunea maxima a agregatului.

A^I = A c [l/m³]

Intrucat dimensiunea maxima a agregatelor este de 20 mm, coeficientul de corectie c = 1,05, rezulta:

A^I = 185 [l/m³]

2. RAPORTUL APA-CIMENT

Din tabelul 3.31, in functie de clasa betonului C20/25, clasa cimentului (32.5) si gradul de omogenitate al betonului (II), se determina valoarea raportului apa-ciment (0,50). Aceasta valoare se compara cu valoarea maxima a raportului A/C, determinata la punctul A.7., dintre cele doua se va alege valoarea minima. Alegem in final valoarea A/C maxim = 0,45.

3. CIMENTUL (kg/m³)

Cantitatea de ciment se evalueaza ,aplicand relatia:

C^I = [kg/m³]

unde :

A^I - cantitatea orientativa de apa de amestecare determinata conform tabelului 3.30.

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

C^I = = 431,67 [kg/m³]

Aceasta cantitate se compara cu valoarea minima a dozajului de ciment determinata la punctul A2. (C= 325 kg/m³) si dintre cele doua se ia valoarea maxima (C = 431,67 kg/m³)

4. AGREGATELE (kg/m³)

Cantitatea de agregate in stare uscata (A _g) se evalueaza aplicand relatia:

A'_g = [kg/m³]

unde :

ρ_c - densitatea cimentului, egala cu circa 3,0 kg/dm³

ρ_ag - densitatea aparenta a agregatului (conform tabelului 3.31) in kg/dm³

P - volumul de aer oclus, egal cu circa 4,5%, respective 45 dm³/m³; in cazul utilizarii aditivilor antrenorilor de aer aerul antrenat se stabileste conform tabelului 3.32.

A'_g = = 1652,025 [kg/m³]

5. IMPARTIREA AGREGATULUI TOTAL PE SORTURI

In functie de limitele zonelor de granulozitate alese conform punctului A3, se stabileste o valoare pentru fiecare sort de agregat, cuprinsa intre limita maxima si cea minima, aceasta reprezentand procentul de treceri in masa prin sita respectiva, apoi se calculeaza cantitatea de agregat pentru fiecare sort.

A_gi=A_g

unde :

A_g - cantitatea totala de agregat, in kg;

p_i - procentul de trecere prin sita 'i'

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

Sort: 0 - 0,2mm; T [kg/m³]

Sort: 0.2 - 1mm; ; T [kg/m³]

Sort: 1 - 3 mm; ; T [kg/m³]

Sort: 3 - 7 mm; ; T [kg/m³] Sort: 7- 20mm; ; T [kg/m³]

TOTAL: 1652,025 [kg/m³]

6. CORECTAREA CANTITATII DE APA

In functie de umiditatea efectiva a agregatului se calculeaza cantitatea suplimentara de apa provenita din umiditatea acestora:

ΔA = l/m³]

unde :

A_gi - cantitatea de agregat din sortul "i", in kg ;

u_i - umiditatea sortului "i", in %

n - numarul total de sorturi

Cantitatea suplimentara de apa provenita din umiditatea sorturilor de nisip (2%) este ;

ΔA_N = (49,56 + 528,636 + 247,8 + 330,405 ) = 23,128 kg

Cantitatea suplimentara de apa provenita din umiditatea sorturilor de pietris (1%) este:

ΔA_P = = 495,6 = 4,956 kg

Cantitatea totala de apa suplimentara:

ΔA = ΔA_N +ΔA_P

ΔA = 23,128 + 4,956 = 28,084 kg/m³

Cantitatea corectata de apa:

A_x = A - ΔA = 194,25 - 28,084 = 166,166 l/m³

7. CORECTAREA CANTITATILOR DE AGREGAT PE SORTURI

Cantitatile corectate de agregat, pe sorturi, se stabilesc astfel:

A'_gi = A_gi kg/m³]

unde :

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

u_i - umiditatea efectiva a agregatului de sort "i", in %

Sort : 0 - 0,2mm; 49,56 = 50,55 [kg/m³]

Sort : 0.2 - 1mm; 528,636 = 539,208 [kg/m³]

Sort : 1 - 3mm; 247,8 = 252,756 [kg/m³]

Sort : 3 - 7mm; 330,405 = 337,032 [kg/m³]

Sort : 7 - 20mm; 495,6 = 500,556 [kg/m³]

TOTAL: 1680,102 [kg/m³]

8. CANTITATEA TOTALA CORECTATA DE AGREGAT

Cantitatea totala corectata de agregat se determina cu relatia:

A¹_g = kg/m³]

unde :

A'_gi - cantitatea corectata de agregat pentru sortul i', in kg;

n - numarul de sorturi

A¹_g = = 1680,102 kg/m³]

9. DENSITATEA APARENTA A BETONULUI

Densitatea aparenta a betonului se calculeaza cu relatia:

ρ¹_b = A¹ + C¹ + A¹_g

ρ¹_b = 194,25 + 431,67 + 1680,102 = 2306,022 kg/m³]

10. INCERCARI PRELIMINARE

Pentru stabilirea corecta a cantitatilor componentilor, este absolut necesar sa se faca unele verificari experimentale, prezentate in continuare:

a)      Se prepara un amestec de beton de minimum 30 l, cu cantitatile pentru ciment si agregat stabilite conform punctului 2 si 4 la care se introduce apa de amestecare treptat pana la obtinerea consistentei dorite ,determinandu-se astfel cantitatea de apa A (stabilita conform punctului 1)

b)      Se determina densitatea aparenta ρ_b

c)      Se recalculeaza cantitatea de ciment: C¹ = [kg/m³]

d)      Se recalculeaza cantitatea de agregate:

A_g = [kg/m³]

unde :

ρ_b' - densitatea aparenta determinata experimental ;

ρ_b - densitatea aparenta determinata prin calcul;

* atat la prepararea amestecului informativ cat si a amestecurilor preliminare se vor utiliza agregate uscate.

e)      Se prepara 3 amestecuri de beton de maximum 30 litri pentru trei compozitii:

cea de baza

o compozitie cu dozaj de ciment cu 7% dar cu minimum 20 kg/m³ fata de cel al compozitiei de baza dar mentinand cantitatea de apa si agregat conform compozitiei de baza.

f)       Din cele trei amestecuri se confectioneazi minim 12 epruvete (confectionarea epruvetelor se face conform prevederilor STAS 1275 - 88)

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

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

f_cori = f_bmi

i)        Se adopta compozitia pentru care valoarea rezistentei corectate este cel putin egala cu rezistenta la 28 zile indicata in tabelul 3.33

j)       Pentru gradul 1 respectiv 2 de omogenitate la valorile prevazute in tabelul 3.33 se scade respectiv se adauga valoarea Δ conform tabelului 3.34

k)      In cazurile urgente se poate adopta preliminar compozitia betonului pe baza rezistentei obtinute la varsta de 7 zile daca aceasta atinge cel putin urmatoarele procente din rezistenta la 28 zile prevazuta in tabelul 3.34 sau apreciata, dupa caz, conform punctului  j 

55% pentru cimenturi tip H, IIB, SR

65% pentru cimenturi tip CEMII si CEMI

75% pentru cimenturi tip R

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