REZISTENTA LA COMPRESIUNE, UN PARAMETRU AL CIMENTULUI

1. INTRODUCERE:

Cimenturile cu diferite compozitii si parametri (rezistenta la compresiune fiind doar unul din ei) transmit betonului sau mortarului in care sunt incorporate proprietati si performante diferite. Aparitia pe piata romaneasca a noi tipuri de cimenturi fabricate in conformitate cu standarde europene impune o perioada de adaptare si informare, de intelegere a rolului si importantei prezentei adaosurilor in ciment in corelatie cu rezistenta acestuia la compresiune.

De cele mai multe ori utilizatorul unui ciment este extrem de interesat doar de rezistenta la compresiune a unui ciment vazuta ca fiind o garantie ca betonul produs va fi "un beton de calitate", in dauna altor performante ale diferitelor tipuri de cimenturi existente pe piata. Acesta este un mod cel putin neeconomic, din punctul de vedere al utilizatorului, de a privi lucrurile.

Standardul SR EN 197-1:2002 in baza caruia se produce marea majoritate a cimenturilor comercializate in Romania defineste si prezinta specificatii pentru 27 produse (cimenturi) diferite precum si pentru componentele lor. Acest standard include toate cimenturile "uzuale" (obisnuite, fara proprietati speciale sau suplimentare) pe care organismele nationale de standardizare din Comitetul European de Standardizare (CEN) le considera ca fiind "traditionale" si "bine verificate", fara ca pentru acesti doi termeni sa existe definite criterii de apreciere. La acest standard exista un amendament referitor la definirea cimenturilor uzuale cu caldura de hidratare redusa.

Alaturi de SR EN 197-1 sunt in vigoare o serie de alte standarde europene sau nationale (nearmonizate), pentru cimenturi cu proprietati speciale / suplimentare, unele avand domenii de utilizare prezentate chiar in textele standardelor respective.

2. REZISTENTA LA COMPRESIUNE A CIMENTURILOR UZUALE FABRICATE CONFORM SR EN 197-1:2002

Conform standardului de produs, cele 27 de tipuri de cimenturi se pot gasi in 6 clase de rezistenta conform tabelului 1:

Tabelul 1

Alaturi de exigentele privind rezistenta la compresiune la diferite termene sunt impuse o serie de conditii fizice, chimice si de durabilitate asupra carora nu insistam.

Cimenturile uzuale sunt destinate elementelor / structurilor monolite, armate, armate dispers si prefabricate, in general cu grosimi reduse, in conformitate cu prevederile standardelor si normativelor aplicabile.     In functie de clasa de rezistenta, acestea pot oferi intreaga gama de clase de rezistenta a betoanelor definita in SR EN 206-1, de la C8/10 si pina la C100/115. Cimenturile de clasa de rezistenta 32.5 sunt recomandate si pentru tratarea solurilor si executarea straturilor de balast stabilizat si beton slab.

Domeniile de utilizare a cimenturilor uzuale au o mare variabilitate, in functie de tipul cimentului, natura, proprietatile si dozajul de adaos(uri), efectele prezentei a mai multor adaosuri (din ciment) asupra produsului final (betonul) si nu in ultimul rand de experienta locala. Singurele documente nationale de aplicare a EN 206-1 care ofera informatii extinse privind posibilitatea utilizarii cimenturilor definite in EN 197-1 sunt cele din Germania (DIN 1045-2) si Polonia (PN-B-6265).

3. REZISTENTA LA COMPRESIUNE A CIMENTURILOR SPECIALIZATE

3.1. CIMENTURI CU CALDURA DE HIDRATARE REDUSA FABRICATE CONFORM A1/2004 LA SR EN 197-1:2002

Acest amendament defineste cimenturile uzuale cu caldura de hidratare redusa ca fiind acele cimenturi produse conform SR EN 197-1:2002, dar a caror caldura de hidratare nu trebuie sa depaseasca valoarea caracteristica de 270 J/g, determinata in conformitate cu SR EN 196-8 la 7 zile sau, in conformitate cu SR EN 196-9, la 41ore.

Nu sunt modificari fata de exigentele standardului SR EN 197-1:2002 in ceea ce priveste rezistenta la compresiune a cimenturilor. Practic, obtinerea acestei calduri reduse de hidratare se poate face prin sporirea continutului de adaos(uri), limitarea finetii de macinare si/sau impunerea de conditii anumitor constituenti mineralogici ai clincherului.

Limitarea caldurii de hidratare permite utilizarea acestor cimenturi in constructii masive (cu raport suprafata / volum mic), acolo unde aparitia fisurilor de contractie termica in masa betonului trebuie evitata, in conformitate cu prevederile standardelor si normativelor aplicabile.

3.2. CIMENTURI CU CALDURA DE HIDRATARE FOARTE REDUSA FABRICATE CONFORM SR EN 14216:2004

La aceste cimenturi cu continut ridicat de adaosuri (zgura, silice, puzzolana sau cenusa), caldura de hidratare nu trebuie sa depaseasca valoarea caracteristica de 220 J/g, determinata fie in conformitate cu SR EN 196-8 la 7 zile, fie in conformitate cu SR EN 196-9 la 41 ore.

Indiferent de compozitie, aceste cimenturi se fabrica intr-o singura clasa de rezistenta (22.5), impunandu-se conditie doar asupra rezistentei la compresiune la 28 de zile (care trebuie sa fie intre 22.5 si 42.5MPa).

Sunt destinate construirii de baraje si altor constructii masive, unde dimensiunile structurii au un raport suprafata/volum mic; pot fi folosite la tratarea solurilor, executarea straturilor rutiere etc. in conformitate cu prevederile standardelor si normativelor aplicabile.

3.3. CIMENTURI DE FURNAL CU REZISTENTA INITIALA SCAZUTA, FABRICATE CONFORM SR EN 197-4:2004

Standardul precizeaza conditiile de compozitie, stabileste criteriile de conformitate si regulile de aplicare pentru:

cimenturi de furnal cu rezistenta initiala mica si

cimenturi de furnal cu rezistenta initiala mica si caldura de hidratare redusa.

Cimentul de furnal cu rezistente initiale scazute are reactii si procese de hidratare identice cu cele ale cimenturilor uzuale, dar din cauza compozitiei (zgura de furnal intre 36 si 95% din masa), finetii si reactivitatii constituentilor, procesul initial de hidratare este (normal) mai lent. Conditiile impuse rezistentelor la compresiune sunt prezentate in tabelul 2.

Tabelul 2

Caldura de hidratare a cimenturilor de furnal cu rezistenta initiala mica si cu caldura de hidratare redusa nu trebuie sa depaseasca valoarea caracteristica de 270 J/g, determinata fie conform EN 196-8 la 7 zile, fie conform EN 196-9 la 41 ore.

Aceste cimenturi pot fi utilizate in constructii masive (inclusiv fundatii obisnuite) unde dimensiunile structurii au un raport suprafata/volum mic, iar cele de clasa de rezistenta 32,5L la tratarea solurilor, executarea infrastructurilor rutiere etc., in conformitate cu prevederile standardelor si normativelor aplicabile.

3.4. LIANTI HIDRAULICI RUTIERI FABRICATI CONFORM SR ENV 13282:2002

Evolutia domeniului infrastructurii cailor de transport pe plan international este in mod evident orientata spre utilizarea de cimenturi (lianti hidraulici) speciale, cu continut mare de adaosuri de fabricatie (zgura, puzzolana, cenusa, sist calcinat si calcar) si cu rezistente reduse la compresiune.

In acest sens, noul standard SR EN 13282:2002 prevede utilizarea liantilor hidraulici rutieri la executia si reabilitarea drumurilor, autostrazilor, parcarilor, platformelor industriale in straturi de forma, de fundatie si de baza. Aceste cimenturi sunt utilizabile si in cadrul stabilizarii straturilor de forma din infrastructura caii ferate, pamanturilor din zonele adiacente cailor de comunicatie, lucrarilor de arta etc. Standardul detaliaza conditiile fizice, mecanice, chimice aplicabile la 6 tipuri de cimenturi rutiere, clasificate in patru clase de rezistenta la compresiune (5; 12.5; 22.5; 32.5), conform tabelului 3.

Tabelul 3

(*) - "E" semnifica un continut de minim 20% clincher Portland

3.5. CIMENTURI DE ZIDARIE FABRICATE CONFORM SR EN 413-1:2004

Standardul specifica definitia si compozitia cimenturilor folosite la producerea de mortare pentru zidarie, tencuiala si finisare, realizate manual sau mecanizat. Sunt definite 4 tipuri de cimenturi (functie de rezistenta la compresiune, conform tabelului 4) care insa nu se utilizeaza la prepararea betoanelor, la executarea de lucrari in medii agresive din punct de vedere chimic sau la sape expuse abraziunii mecanice.

In compozitia acestor cimenturi se pot folosi pe post de adaosuri materiale minerale naturale sau derivate din procesul tehnologic de producere a clincherului, var, pigmenti. Standardul impune o serie de conditii fizice si chimice atat pentru cimentul propriu-zis, cat si pe mortarul proaspat (continut de aer, retinere de apa). Continutul de clincher Portland este de minim 25% pentru cimentul MC5 si de minim 40% pentru restul cimenturilor de zidarie.

Tabel 4

4. REZISTENTA LA COMPRESIUNE A CIMENTURILOR SPECIALIZATE PRODUSE IN BAZA UNUI STANDARD NATIONAL NEARMONIZAT

4.1. CIMENTURI CU CALDURA DE HIDRATARE LIMITATA SI CU REZISTENTA LA AGRESIVITATEA APELOR CU CONTINUT DE SULFATI FABRICATE CONFORM SR 3011:1996

Standardul defineste o serie de conditii fizice, chimice si mecanice pentru:

4 tipuri de cimenturi cu caldura de hidratare limitata (si rezistenta moderata la agresivitatea apelor cu sulfati) functie de continutul de zgura si

5 tipuri de cimenturi cu rezistenta la agresivitatea apelor cu continut de sulfati, in functie de continutul de zgura (si puzzolana intr-unul din cazuri). Ambele tipuri de cimenturi pot fi fabricate in 3 clase de rezistenta, conform tabelului 5.

Tabelul 5

Pentru toate tipurile de cimenturi, caldura de hidratare nu trebuie sa depaseasca valoarea de 280 J/g, determinata in conformitate cu SR 227-5. Aceste tipuri de cimenturi se fabrica dintr-un clincher special in care continutul de aluminat tricalcic este limitat superior; pentru cimentul fara adaosuri (HI), cu caldura de hidratare     redusa se limiteaza inferior si continutul de silicat tricalcic.

Aceste cimenturi sunt destinate constructiilor masive, cu grosimi mai mari de 1,5m, executate in afara perioadei de timp friguros. Pot fi utilizate cu succes la constructii si elemente de constructii exploatate in conditii de agresivitate chimica, iar cel de clasa de rezistenta 32.5 la tratarea solurilor si stabilizarea straturilor rutiere.

4.2. CIMENTUL SPECIALIZAT PENTRU DRUMURI, AUTOSTRAZI SI AEROPORTURI CD 40 FABRICAT CONFORM STAS 10092:1978

Acest ciment, fabricat intr-o singura clasa de rezistenta (40), este destinat imbracamintilor rutiere expuse riscurilor specifice (atac cu sare, abraziunii mecanice, inghet-dezghetului etc.). Prin STAS 10473/1-87 alaturi de CEM I 42.5(R) este recomandat la stabilizarea straturilor rutiere de baza si de fundatie; utilizarea cimenturilor fara adaosuri de fabricatie si cu rezistente ridicate la termene scurte trebuie privita cu retinere.Caracteristicile mecanice ale cimentului sunt aratate in tabelul 6 de mai jos.

Tabelul 6

Pentru realizarea unor betoane cu tendinta redusa de fisurare din contractie s-au impus limitari asupra a doi componenti mineralogici ai clincherului pecum si asupra limitelor in care poate varia finetea de macinare.

Alte cimenturi specializate, cum sunt cimentul pentru sonde tip S1 (SR 1544:2003), cimentul pentru sonde tip S2-RS (SR 9253:1990), cimentul Portland alb (SR 7055:1996) sau cele fabricate in baza unor prescriptii deosebite (cimenturi de clasa 62.5, 72.5 etc.) nu fac obiectul prezentului articol.

5. UTILIZAREA UNUI CIMENT - CATEVA ASPECTE:

Rezistenta unui ciment este doar unul din parametrii care influenteaza comportarea betonului proaspat si intarit. Alaturi de aceasta, caldura de hidratare, limitarile impuse constituentilor mineralogici ai clincherului, tipul cimentului, natura, proprietatile si dozajul de adaosuri, efectele prezentei in compozitia cimentului a mai multor adaosuri, proiectarea compozitiei betonului etc. isi pun decisiv amprenta asupra produsului final: BETONUL.

Cimenturile fara adaosuri de fabricatie (CEM I, CD 40, H I, SR I) reprezinta cimenturi cu aplicabilitate restransa in Romania (~12% din piata anului 2002);

Limitarile impuse caracteristicilor mineralogice ale clincherelor presupun aplicatii speciale (betoane rutiere, betoane hidrotehnice, betoane expuse agresiunilor chimice etc.);

Un ciment cu adaosuri mari de fabricatie nu este un ciment "mai slab calitativ". Utilizarea unui     ciment cu adaosuri aduce dupa sine evidente avantaje tehnice si economice utilizatorului;

La lansarea in fabricatie a unui nou tip de ciment Carpatcement avem in vedere experienta internationala in ceea ce priveste produsul final: BETONUL. Urmarim ca oricare ciment CEM II/B Carpatcement, fabricat conform SR EN 197-1, de clasa de rezistenta 32.5R, sa se dovedeasca suficient (din punct de vedere tehnic) si eficient (din punct de vedere economic) pentru acoperirea necesitatilor curente ale unei statii obisnuite de betoane, in conformitate cu experienta europeana.

Utilizarea unui ciment cu caldura de hidratare limitata este obligatorie la executarea constructiilor masive, unde dimensiunile structurii au un raport suprafata / volum mic;

Utilizarea unui ciment cu rezistente initiale reduse fabricat conform SR EN 197-4:2004 (si dozaj mare de adaosuri) este recomandata din punct de vedere tehnico-economic la realizarea betoanelor slabe, mortarelor de zidarie si tencuiala, anumitor sape precum si straturilor stabilizate;

Utilizarea unui ciment cu timpi mari de priza (si dozaj ridicat de adaosuri) este avantajoasa pe timp calduros. Evolutia rezistentei la compresiune a unui ciment cu adaosuri hidraulic active si/sau puzzolanice este favorabila in timp fata de cea a unui ciment fara adaosuri, pentru aceeasi finete de macinare.

Punerea corecta in opera si tratarea corespunzatoare a betonului dupa turnare sunt esentiale in ceea ce priveste durabilitatea elementului executat (inclusiv protectia anticoroziva a armaturilor inglobate).

BIBLIOGRAFIE: Standardele la care se face referire pe cuprinsul articolului.