Proprietatile betonului proaspat

Proprietatile betonului proaspat

Betonul proaspat reprezinta starea acestuia din momentul amestecarii componentilor pana la punerea in lucrare, care trebuie sa se efectueze inainte de inceputul prizei.

Betonul proaspat din punct de vedere reologic, poate fi incadrat in categoria fluidelor Bingham, avand o comportare apropiata de acestea.

Proprietatile reologice ale betonului proaspat sunt determinate in esenta, de proprietatile pastei de ciment, de partea fina din agregat (agregatul mare influenteaza prin efect de masa). Apropierea de comportarea fluidelor Bingham este determinata de existenta unor forte de interactiune ce se manifesta intre particulele solide, forte ce determina aparitia unei vascozitati plastice (structurale) si unei limite de curgere.

Calitatea betonului proaspat se apreciaza prin determinarea lucrabilitatii, densitatii aparente, a continutului de apa si a granulozitatii agregatelor continute in beton. Pentru unele betoane este necesar sa se determine si cantitatea de aer oclus.

1. Lucrabilitatea

Lucrabilitatea este principala proprietate reologica a betonului proaspat. Ea este conditia initiala necesara pentru asigurarea structurii compacte cat si a celorlalte caracteristici cerute betonului dupa intarire.

Lucrabilitatea betonului este o proprietate complexa, definita prin aptitudinea de deformare (pentru a umple bine cofrajele si a ingloba armaturile) sub efectul unui mijloc de compactare, cu un consum mic de energie, cu conditia de pastrare a omogenitatii la manipulare, transport si punere in lucru.

Lucrabilitatea este strans legata de alte caracteristici esentiale care determina comportarea betonului proaspat la punerea in lucrare: coeziunea, vascozitatea, frecarea interna.

Coeziunea si vascozitatea sunt determinate in special de fenomenele de suprafata ce decurg in matricea lianta si la limita de separare matrice-agregat. Frecarea interna este preponderent determinata de agregatul mare prin efectul de masa, forma, natura suprafetei.

Lucrabilitatea este rezultatul proprietatilor reologice ale betonului. Ea include rezistenta la segregare si separarea apei, eliminarea aerului antrenat, compactibilitatea, mobilitatea (posibilitatea de curgere)-afectata de unghiul intern de frecare.

Lucrabilitatea este determinata de forma si marimea granulelor si compozitia granulometrica a agregatelor, de natura si dozajul de ciment (kg ciment/m³ beton proaspat), de aditivi, de aerul antrenat si de raportul a/c.

Consistenta este capacitatea betonului proaspat de a se deforma (de a curge) si reprezinta un criteriu de apreciere a lucrabilitatii.

Consistenta betonului proaspat se poate determina prin multe metode, dintre care mai utilizate sunt: metoda tasarii, metoda gradului de compactare, metoda de remodelare Ve-Be, metoda raspandirii.

Prin metoda tasarii lucrabilitatea betonului se apreciaza dupa tasarea sub greutatea proprie, a unei forme tronconice de beton proaspat (fig. V-1).

Figura V.1. Modul de determinare a tasarii betonului proaspat

Determinarea gradului de compactare consta in stabilirea raportului dintre inaltimea initiala (h₁) a betonului introdus intr-un recipient de forma data si inaltimea betonului compactat (h₂) in recipientul respectiv.

Gradul de compactare G_c, se calculeaza cu formula:

(5.1)

Aprecierea lucrabilitatii prin metoda de remodelare Ve-Be, consta in stabilirea duratei (timp Ve-Be) in care proba de beton proaspat se remodeleaza din forma initiala tronconica in forma finala cilindrica, sub efectul vibrarii si a unei incarcari standard (fig. V.2). Rezultatul se exprima in secunde.

Figura V.2. Modul de apreciere a lucrabilitatii prin metoda VE-BE

Determinarea consistentei prin metoda raspandirii consta in masurarea diametrului turtei de beton rezultate dintr-un trunchi de con supus la 15 socuri, pe o masa de raspandire de constructie speciala.

În functie de rezultatele obtinute prin aceste determinari betonul proaspat se clasifica in clase de consistenta (tabelul V-6).

Tabelul V-6. Clasele de consistenta a betonului

Betonul de consistenta S₁ este vartos, cu aspect de pamant umed, se desface usor la manipulare, nu separa apa de amestecare si umple cofrajul numai printr-o compactare energica.

Betonul de consistenta S₂ este slab plastic sau plastic, nu curge, dar se deformeaza usor. Avand o buna coeziune isi pastreaza omogenitatea in timpul transportului si manipularii si umple cofrajul in urma compactarii adecvate.

Consistente mai mari ca S₂ corespund unui beton fluid care curge pe jgheaburi inclinate, iar la turnarea in cofraje pentru compactare este necesara numai inteparea cu vergeaua sau o usoara batere in cofraje.

Aptitudinea betonului proaspat de a-si pastra omogenitatea se apreciaza prin tendinta de segregare, evidentiata prin separarea apei (sau a agregatelor) si este determinata de coeziunea interna a materialului.

Tendinta de separare a apei se determina prin colectarea si masurarea apei eliminate la suprafata unei anumite cantitati de beton intr-un timp limitat.

Segregarea poate fi favorizata de utilizarea de agregate cu densitati mult diferentiate, reducerea cantitatii de ciment si a fractiunilor fine din agregat sub o anumita limita, cantitate prea mare de apa de amestecare, utilizarea de cimenturi cu adaosuri, etc.

Betonul lucrabil isi pastreaza structura omogena din momentul prepararii, pe timpul transportului si compactizarii, pana in momentul intaririi.

Betonul fluid, in absenta aditivilor reducatori de apa, cu toate ca se pune usor in lucru si umple bine cofrajele, nu are o lucrabilitate buna deoarece prezinta o pronuntata tendinta de segregare.

Alegerea lucrabilitatii trebuie sa se faca in functie de destinatia betonului si de mijloacele de compactare, astfel incat sa se realizeze o compactitate maxima, conditie esentiala pentru un beton de calitate.

Lucrabilitatea unui beton poate fi imbunatatita prin:

utilizarea de cimenturi fin macinate;

cresterea dozajului de ciment pana la o anumita limita, cu pastrarea constanta a raportului a/c si a granulozitatii agregatelor;

utilizarea de agregate de calitate corespunzatoare;

folosirea aditivilor reducatori de apa (plastifianti, superplastifianti).

Betoane mai putin lucrabile se obtin prin:

utilizarea de cimenturi cu adaosuri (cu exceptia cimenturilor cu tras, care dau o lucrabilitate mai buna);

folosirea de agregate cu forme si granulozitati defectuoase.

2. Densitatea aparenta a betonului proaspat

Reprezinta masa unui metru cub de beton proaspat, compactat in conditii similare punerii in lucrare.

Densitatea aparenta a betonului proaspat este un indice important de calitate, intrucat se coreleaza cu alte caracteristici cum ar fi: compactitatea, rezistentele mecanice, permeabilitatea, gelivitatea.

3. Compozitia reala a betonului proaspat

Pentru verificarea calitatii si omogenitatii betonului este necesar ca pe parcursul executarii lucrarilor sa se controleze daca sunt respectate prescriptiile indicate pentru alcatuirea amestecului proaspat. În acest scop se pot verifica: continutul in apa de amestecare, granulozitatea agregatelor mai mari de 3,15 mm, dozajul real in ciment, raportul a/c.

Continutul in apa al betonului se determina pe o proba medie de beton proaspat supus unei uscari printr-o incalzire rapida. Diferenta de masa reprezinta apa libera din beton.

Pentru verificarea granulozitatii agregatelor continute in beton, se separa prin ciuruire sub jet de apa agregatele cu granula mai mare de 3,15 mm si se evalueaza continutul relativ de nisip fin sau de agregate a caror dimensiune maxima a granulei depaseste limita admisa. Determinarea are un caracter orientativ si urmareste verificarea respectarii granulozitatii agregatului total.

4. Verificarea cantitatii de aer antrenat

La prepararea betonului, in timpul amestecarii componentilor, se antreneaza si o cantitate de aer, care nu trebuie sa depaseasca anumite limite (circa 5 % volum de aer) pentru a nu afecta rezistentele betonului. Verificarea este necesara mai ales in cazul utilizarii unui aditiv plastifiant antrenor de aer, care poate antrena o cantitate de aer mai mare decat cea admisibila. Determinarea cantitatii de aer oclus se poate face prin mai multe metode.

5. Priza si intarirea betonului

Este o caracteristica neconventionala a amestecului proaspat. Ea se defineste ca fiind perioada de tranzitie intre "starea de beton proaspat" si "starea rigida" a materialului. Priza betonului este determinata de cresterea vascozitatii asa cum rezulta din fig. V.3.

Începutul prizei corespunde timpului la care betonul nu mai raspunde compactarii.

Sfarsitul prizei corespunde timpului la care devine posibila determinarea rezistentelor mecanice; in acest moment betonul capata forma si volum practic constante.

Priza betonului este controlata de cea a cimentului. Timpul de inceput de priza este marcat de inceputul degajarii caldurii de reactie (din reactiile de hidratare-hidroliza ale cimentului), iar sfarsitul de priza coincide cu momentul maximului de caldura degajata. Prima este insotita de descresterea conductivitatii electrice si de cresterea vitezei de propagare a sunetului prin beton.

Practic, aprecierea prizei se poate realiza prin determinarea adeziunii beton-armatura pe baza fortelor necesare smulgerii.

Figura V.3. Evolutia in timp a betonului proaspat

Dupa terminarea prizei, betonul se considera in curs de intarire, stare ce dureaza, conventional, pana la atingerea rezistentelor nominale (28 zile). În aceasta perioada factorii de mediu (temperatura, umiditate, actiuni mecanice) au o influenta pronuntata asupra evolutiei ulterioare a proprietatilor, atat pozitiva cat si negativa, in functie de natura lor.

Dupa atingerea rezistentelor nominale betonul intra in starea de beton intarit.