Stabilirea compozitiei betoanelor de ciment rutiere

Stabilirea compozitiei betoanelor de ciment rutiere

În vederea stabilirii compozitiei betoanelor de ciment rutiere se va proceda la verificarea caracteristicilor cimentului, agregatelor naturale, apei, adaosurilor si aditivilor, astfel incat acestea sa corespunda din punct de vedere calitativ.

Pentru stabilirea compozitiei betoanelor de ciment rutiere se vor avea in vedere precizarile prescriptiilor tehnice specifice de la noi din tara, referitoare la:

- clasa betonului, in functie de stratul in care acesta se utilizeaza, categoria drumului si clasa traficului ;

- tipul de ciment (P 40, P 45 sau CD 40); se poate utiliza si alt tip de ciment cu avizul unui institut de cercetari de specialitate, cu acordul beneficiarului si proiectantului ; - natura agregatelor naturale.

Dozajul cimentului se va inscrie in limitele din tabelul

Granulozitatea agregatului total se realizeaza cu sorturile de agregate prevazute de normativul C22 - 92, astfel incat aceasta sa se inscrie in zonele din fig.1. . 4.

La prepararea betoanelor de ciment rutiere se va utilza in mod obligatoriu aditivul DISAN A (eventual FLUBET pentru locuri de stationare, platforme de parcare sau supralargiri in curbe).

Tabelul

Fig.1. Zona de granulozitate pentru agregatul total cu granulozitate continua 0 . 25 mm

Fig. Zona de granulozitate pentru agregatul total cu granulozitate continua 0 . 40(31) mm

Fig.3. Zona de granulozitate pentru agregatul total cu granulozitate discontinua 0 . 25 mm

Fig. 4. Zona de granulozitate pentru agregatul cu granulozitate discontinua 0 . 40(31) mm

La executarea straturilor de rezistenta se pot folosi pentru betoane de clasa BcR 3,5 si BcR 4,0 ca materiale de adaos cenusa de termocentrala sau zgura granulata, cantitatea de ciment putandu-se reduce in acest caz cu cel mult 40 kg cand se utilizeaza cenusa, respectiv 20 kg cand se utilizeaza zgura.

1. Evaluarea dozajelor de materiale

Dozajele medii de ciment (C´) pentru betoanele rutiere obisnuite, de la care incep incercarile preliminare se vor inscrie in limitele din tabelul

Raportul A/C are urmatoarele valori maxime:

- 0,45 pentru betoane cu granulozitate continua;

- 0 pentru betoane cu granulozitate discontinua;

- 0 pentru betoane cu adaos de cenusa de termocentrala.

Cantitatea de apa A se calculeaza aplicand relatia:

, kg/m³ (1)

În aceasta cantitate este inclusa si cantitatea de solutie de aditiv.

Cantitatea de solutie de aditiv DISAN A (D), de concentratie 10 % se calculeaza cu relatia:

, kg/m³ (2)

in care p reprezinta procentajul de aditiv din masa cimentului.

Apoi se poate calcula cantitatea de apa de amestecare (fara solutie de aditiv ) - A´_ef .

, kg/m³ (3)

Cantitatea de agregate naturale in stare uscata (A _g) se determina cu relatia:

, kg/m³ (4)

in care r_ag este densitatea aparenta a agregatelor naturale (orientativ 2,7 kg/dm³ ) ;

r_c - densitatea cimentului (r_c = 3,0 kg/dm³ );

P - volumul de aer oclus, in dm³/m³ (orientativ 35 in cazul utilizarii aditivilor antrenori de aer).

Pe baza valorii A´_g se calculeaza dozajul corespunzator fiecarui agregat component al agregatului total, tinand seama de proportiile necesare asigurarii unei granulozitati corespunzatoare.

Se calculeaza densitatea aparenta a betonului proaspat corespunzatoare compozitiei initiale, cu relatia:

, kg/m³ (5)

În vederea efectuarii incercarilor preliminare se pregateste o cantitate de agregate uscate, pe sorturi, necesara prepararii unui volum de beton de cel putin 1,5 ori mai mare decat volumul cumulat al epruvetelor ce urmeaza a fi preparate.

Pentru stabilirea compozitiei de baza necesara verificarii rezistentelor mecanice ale betonului se procedeaza in felul urmator:

- se prepara un amestec informativ de beton de cca. 60 litri, luand in considerare cantitatile de ciment, agregate naturale si solutia de aditiv calculate ( si D);

- apa de amestecare calculata cu relatia 3 se dozeaza treptat, incepand cu cantitatea de 0,6 L (corespunzatoare sarjei de 60 L), pana la obtinerea lucrabilitatii prescrise, fara a depasi raportul A/C prevazut; cantitatea de apa astfel determinata este cantitatea necesara de apa (A_ef). Daca raportul A/C real, astfel obtinut (tinand seama si de solutia de aditiv) depaseste valorile maxime admise se va recalcula o alta curba granulometrica si, eventual un alt dozaj de aditiv;

- se determina caracteristicile betonului proaspat (lucrabilitatea, densitatea aparenta si continutul de aer oclus).

În situatia in care densitatea aparenta a betonului proaspat (r_b) se abate cu mai mult de 20 kg/m³ fata de densitatea aparenta calculata cu relatia 5, se recalculeaza compozitia efectiva a betonului prin inmultirea cantitatilor de ciment (), de agegate naturale () si apa () utilizate efectiv, cu raportul dintre densitatea aparenta determinata prin incercari (r_b si cea luata initial in considerare (). Se obtin astfel valorile corectate pentru dozajele de ciment, agregate naturale si apa:

, kg/m³ (6)

, kg/m³ (7)

, kg/m³ (8)

Pentru verificarea rezistentelor mecanice se prepara cate 2 amestecuri (sarje de beton de cate 60 L fiecare, pentru fiecare din urmatoarele compozitii:

- compozitia de baza rezultata conform procedurii descrise mai sus;

- o compozitie avand dozajul de ciment sporit cu 10 kg/m³ fata de cel al compozitiei de baza, dar mentinand constante cantitatile de apa si agregate naturale;

- o compozitie avand dozajul de ciment redus cu 10 kg/m³, in aceleasi conditii.

Din fiecare amestec de beton se prepara cate 6 epruvete prismatice de 150´150´600 mm si 6 epruvete cubice cu latura de 141 (150) mm. Aceste epruvete se incearca la varsta de 28 de zile, rezultatele obtinute servind la definitivarea compozitiei betonului.

Pentru interpretarea rezultatelor se va proceda astfel:

- rezistenta medie la compresiune, obtinuta pentru fiecare compozitie in urma incercarilor efectuate pe cuburi sau fragmente de prisme cu latura sectiunii de 150 mm, se corecteaza tinand seama de rezistenta normata a cimentului utilizat (R_{c normat}) si rezistenta efectiva la compresiune la varsta de 28 de zile a acestuia (R_{c efectiv}), aplicand relatia:

, N/mm² (9)

- se adopta compozitia pentru care, cu dozajul minim de ciment, rezistentele betonului la incovoiere si, orientativ, la compresiune, sunt mai mari sau cel putin egale cu valorile indicate in tabelul 3 (majorate cu 10% fata de valorile din tabelul 1 pentru siguranta).

Tabelul 3

Pe parcursul producerii betonului se vor face corectii ale compozitiei tinand seama de rezultatele incercarilor privind umiditatea si granulozitatea agregatelor naturale, astfel:

- cantitatile corespunzatoare diferitelor sorturi de agregate se vor corecta astfel incat sa se asigure respectarea granulozitatii adoptate pentru agregatul total;

- in functie de umiditatea efectiva (w) a diferitelor sorturi de agregate, se va recalcula cantitatea de agregate ce trebuie introdusa la prepararea betonului, cu ajutorul relatiei:

, kg/m³ (10)

Drept urmare, cantitatea de apa de amestecare se va corecta prin scaderea valorii corespunzatoare umiditatii agregatelor naturale.

Exemplu pentru stabilirea compozitiei betonului

1. Date initiale:

- clasa betonului BcR 5,0

- rezistenta caracteristica la incovoiere pe prisme

cu latura sectiunii de 150 mm 5,0 N/mm²

- rezistenta medie la compresiune 45 N/mm²

- tipul de ciment P 45

- lucrabilitate:

- tasarea 2 cm

- grad de compactare 1,25

- densitatea aparenta 2378 kg/m³

- continutul de aer oclus 3,5 %

- dozajul de ciment (C ) 360 kg/m³

- raportul A/C 0,43

- aditiv DISAN A, % din masa cimentului (p) 0,30

Verificarea granulozitatii:

3. Calculul componentilor:

4. Încercari pe amestecul informativ:

- tasarea h_t = 1 cm

- gradul de compactare Gc = 1,20

- aer oclus V_ao = 3 %

- densitatea aparenta r _b = 2 393 kg/m³

- apa necesara pentru obtinerea lucrabilitatii prescrise A_ef = 8,85 kg - raportul A/C efectiv realizat:

Nu este necesara recalcularea componentilor dozajului, intrucat: < 20 kg/m³

5. Stabilirea compozitiilor preliminare :

6. Rezultatele incercarilor pe ciment la 28 zile:

Rezultatele incercarilor pe beton la 28 zile:

Conditiile pentru betoanele de clasa BcR 5 preparate in laborator sunt cele prezentate in tabelul 3 si anume:

Coeficientul de corectie pentru beton, are valoarea:

Rezultatele obtinute in urma incercarilor efectuate la 28 zile au fost urmatoarele:

Comparand valorile rezistentelor obtinute cu cele indicate in tabelul 3, rezulta ca se poate accepta dozajul 1, avand:

- ciment: 360 kg/m³;

- apa: 158,3 L/m³ (inclusiv solutia DISAN ²A²);

- agregate uscate: 1 863 kg/m³.

8. Corectii ulterioare

În functie de umiditatea sorturilor de agregate, se corecteaza cantitatile de apa si agregate in felul urmator:

9. Compozitia betonului:

- Agregate:

- sort 0 - 3 . . . . . . . . . . . . . .. 789 kg/m³

- sort 3 - 7 . . .. . . . . . . . . . . . 191 kg/m³

- sort 8 - 16 . . . . . . . . . . . . . 376 kg/m³

- sort 16 - 25 . . . . . . . . . . . . . . 564 kg/m³

- Ciment . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 kg/m³

- Apa de amestecare . . . . . . . . . 147 L/m³

- Solutie DISAN ²A² . . . . . . . . . 10 L/m³

10. Dozajul betonului

În statia de betoane se va afisa dozajul corespunzator unei sarje a utilajului folosit pentru malaxare.

De exemplu, in cazul folosirii unei betoniere de 500 L (capacitate nominala) la o capacitate utila de 400 L (80%) cantitatile de materiale care se introduc la fiecare sarja vor fi:

Cantitati materiale (pentru o sarja de 400 L):

Agregate naturale 770 kg

Sort 0 - 3 . . . . . . . . 320 kg . . . . . . . . 320 kg Sort 3 - 7 . . . . . . . . 80 kg . . . . . . . . 400 kg Sort 8 - 16 . . . . . . . . 156 kg . . . . . . . . 550 kg

Sort 16 - 25 . . . . . . . . 220 kg . . . . . . . . 770 kg

Ciment . . . . . . . . . . .. 144 kg

Apa . . . . . . . . . . . . . . 59 L

DISAN ²A² . . . . . . . . . 4 L