Embed Size (px)
DESCRIPTION
Rezistenta
Citation preview
1
CAIET STUDENTESC 2
Rezistenta la compresiune a cimentului si betonului
(material de informare)
Prezentul material reprezinta o sumara sinteza din diverse surse bibliografice, destinata a fi utilizata in cadrul concursului studentesc PREMIILE PROFESIONALE CARPATCEMENT, editia 2012-2013. R. Gavrilescu
2
1. Introducere
2. Aspecte generale privind rezistentele la compresiune pe ciment respectiv beton
3. Asupra modul de pastrare a probelor de ciment respectiv beton pana la termenul de
incercare
4. Asupra rezistentei la compresiune a cimenturilor, anterior 1978.
5. Rezistenta la compresiune a cimentului. Factori de influenta
6. Rezistenta la compresiune a betonului. Factori de influenta
7. Concluzii
8. Bibliografie
Anexa 1: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu zgura (S)
Anexa 2: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu cenusa (V, W)
Anexa 3: Recomandari privind alegerea tipurilor de cimenturi funcţie de temperatura la punerea în
operă a betonului
Anexa 4: Durata minima de tratare a betonului
3
1. Introducere
Betonul simplu, armat sau precomprimat, material compozit, este in prezent cel mai utilizat
material de constructie din lume. Avand in vedere o medie a productiei ultimilor ani, de ~10 miliarde
de m3/an, se poate spune ca fiecarui locuitor la planetei ii „corespunde” o cantitate de ~1,5 m3 de
beton, respectiv de ~500kg de ciment.
O serie de elemente specifice au determinat aceasta dezvoltare fara precedent a betonului
in lume: eficienta economica ridicata, rezistenta foarte buna la compresiune, durabilitatea,
posibilitatea de a fi asociat cu otelul intr-un material compozit (betonul armat) cu calitati remarcabile,
siguranta in exploatare, posibilitatea de a lua forma dorita la locul de punere in opera, posibilitatea
de a fi adaptat dorintelor arhitectilor, prepararea in instalatii relativ simple, transport si punere in
opera simple, existenta unor rezerve uriase de materii prime, etc.
Betonul nu are doar calitati. Printre deficientele acestui material se poate mentiona faptul ca
este un material cu o masa volumica mare, care necesita un volum mare de manopera pentru
punerea in opera, cu caracteristici care depind de starea vremii, temperatura si mai ales de
seriozitatea/profesionalismul celor care il utilizeaza.
Pe plan mondial, in jurul anilor `50, betonul cu o rezistenţă la compresiune de 35 MPa era
considerat a fi un beton de înaltă rezistenţă. În anii `70, această limită a crescut usor până la 40
MPa iar in zilele noastre se considera ca face parte din categoria betoanelor de inalta rezistenta
betonul cu rezistenţa la compresiune de minim 55 ... 60 MPa. În ultimii 20 de ani betoane de înaltă
rezistenţă (90...100 MPa, ocazional si 120 MPa) sunt folosite în domeniul construcţiilor de clădiri
înalte, poduri şi structuri în condiţii de expunere severă la actiunea mediului inconjurator si solicitari
mecanice. Se aduce tot mai des in discutie1 chiar completarea standardului de ciment EN 197-
1:2002 cu o noua clasa de rezistenta (62.5) pentru a putea tine pasul cu aceasta tendinta continua
de crestere a claselor de rezistenta impuse betonului, in special cu rezistenta pe termen foarte
scurt. In prezent si in Romania2, betoane de inalta rezistenta având rezistenţe la compresiune de
peste 50 MPa sunt produse si utilizate frecvent atat in betoane monolite cat mai ales prefabricate.
Daca vom compara valorile medii obtinute pe rezistenta betonului la inceputul anilor `70 cu
cele care au fost atinse la sfarsitul anilor `90 constatam o crestere de 2 pana la 4 ori!
Aceasta crestere accelerata a capacitatii industiilor cimentului si betonului de livrare a
materialelor de constructii la clase de rezistenta din ce in ce mai mari a fost posibila datorita unor
inregistrarii unor progrese stiintifice si tehnologice, prezentate foarte sumar in continuare.
1 desi clasa de rezistenta 52,5 nu are limita superioara pentru rezistenta la 2 si 28 de zile 2 ex: pilon central ancorare tiranti la pasaj Basarab, traverse de cale ferata pentru viteze mari
4
Progrese inregistrate in industria cimentului:
a) cresterea capacitatii tehnologice de omogenizare si dozare a materiilor prime;
b) cresterea eficientei echipamentelor de macinare a fainei, de omogenizare a acesteia;
c) conducerea integral automatizata / computerizata a cuptoarelor;
d) cresterea eficientei racitoarelor gratar pentru clincher;
e) cresterea eficientei morilor si separatoarelor, aparitia aditivilor de macinare specializati;
f) cresterea reactivitatii zgurilor (sporirea preocuparii otelariilor privind calitatea zgurii);
g) cresterea reactivitatii cenusilor (sporirea eficientei echipamentelor de macinare a carbunilor,
cresterea preocuparii CET3-urilor de a vinde cenusa rezultata);
h) cresterea capacitatii laboratoarelor fabricilor de a urmari in mod continuu continuu parametrii
relevanti ai materiilor prime si cimentului pe fluxul de fabricatie;
i) dotarile de exceptie ale laboratoarelor fabricilor de ciment (inclusiv din Romania) care permit
decizii „just-in-time” de natura a corecta eventuale abateri;
Progrese inregistrate in industria betonului:
a) trecerea la statii performante dpdv tehnologic, intergral computerizate;
b) trecerea de la aditivi mai putin performanti catre aditivi din ce in ce mai performanti;
c) aparitia unor progrese in domeniul transportului si punerii in opera a betonului
In prezent industriile nationale ale cimentului si betonului raspund cu succes nivelelor de
exigenta si performanta impuse de dezvoltarea societatii umane si de protectie a mediului
inconjurator specifice perioadei pe care o traversam.
2. Aspecte generale privind rezistentele la compresiune pe ciment respectiv beton
Prin amestecarea cimentului4 cu agregate, aditivi şi apă trebuie să se obtina beton sau
mortar care să-şi menţină lucrabilitatea pentru o perioadă de timp suficientă pentru transport,
punere in opera, compactare si finisare. Întărirea cimentului se datorează hidratării silicaţilor de
calciu care impreuna aluminaţii participa la procesul de întărire. După anumite intervale de timp
predefinite, cimentul (incorporat in mortar standard), betonul sau mortarul obisnuit trebuie să atingă
anumite niveluri de rezistenţă specificate, să prezinte stabilitate de volum si durabilitate pe termen
lung in (diferite) clase de expunere la actiunea mediului inconjurator (sub actiunea factorilor de
mediu).
Cimenturile cu diferite compoziţii şi parametri (rezistenţa la compresiune fiind doar unul din
ei) transmit betonului sau mortarului în care sunt încorporate proprietăţi şi performanţe diferite.
3 termocentrala 4 produs conform SR EN 197-1:2002 cu amendamentele sale, dozat corespunzător
5
Apariţia pe piaţa nationala a noi tipuri de cimenturi, fabricate si utilizate în conformitate cu
standarde si reglementari europene armonizate, necesita o perioadă de adaptare şi informare, de
înţelegere a rolului şi importanţei prezenţei adaosurilor în ciment în corelaţie cu rezistenţa acestuia
la compresiune. De cele mai multe ori utilizatorul unui ciment este extrem de interesat doar de
rezistenţa la compresiune a acestuia văzută ca fiind o garanţie că betonul produs va fi “un beton
rezistent”, în dauna altor performanţe sau caracteristici care, in anumite cazuri, ar trebui sa primeze.
Acesta este un mod cel puţin neeconomic, atat din punctul de vedere al cimentului cat si a
betonului, de a aborda lucrurile. Nivelul rezistentei la compresiune nu poate fi singurul criteriu de
judecare a performantelor unui ciment, beton sau mortar. Sunt situatii si aplicatii particulare in care
respectivele materiale trebuie sa prezinte limitari ale nivelului caldurii de hidratare, ale expansiunii
maxime in medii chimic agresive (ex. sulfatice) sau ale contractiilor dupa perioade predefinite de
timp.
Rezistenta la compresiune a cimentului respectiv a betonului depinde de o multitudine de
factori, cei mai multi dintre acestia foarte bine controlati sub aspect teoretic si practic cu toate ca
asupra mecanismului de hidratare şi întărire a cimentului nu există inca o părere unanim acceptată,
sistemul5 fiind deosebit de complex, în principal datorită:
a) compoziţiei mineralogice şi a proceselor de interacţiune cu apa, particulare fiecărei categorii
de compuşi enumerati;
b) influenţei reciproce manifestate între procesele de hidratare ale diferiţilor compuşi;
c) influenţei unor factori suplimentari ca de exemplu: temperatura, presiunea, bazicitatea
sistemului, umiditatea etc.
Luarea în considerare doar a exigentelor ce reies din calculul structural în proiectarea
elementelor si structurilor din beton armat este o conceptie de mult depasita, inca din anii `50.
Estimarea modului de comportare a betonului pe durata de exploatare, a nivelului cheltuielilor de
intretinere si reparatii precum si necesitatea realizarii unor constructii durabile6 cu costuri minime
reprezinta provocari cat se poate de actuale având în vedere complexitatea aspectelor tehnice,
economice, ecologice etc. puse in fata celor care decid.
Din punctul de vedere al durabilitatii, betonul este caracterizat prin clasa sa de rezistenta,
celelalte caracteristici compozitionale (A/C, dozaj ciment, prezenta unui anumit tip de aditiv etc.)
fiind legate în mare masura de aceasta in corelatie cu modul de expunere la actiunea mediului
inconjurator. Alegerea clasei de beton se face având în vedere atat asigurarea exigentelor ce reies
din calculul structural cat si din punctul de vedere al asigurarii durabilitatii in fata actiunii factorilor de
mediu, pentru o perioada de serviciu prevazuta a fi de 50 de ani [EN 206-1], fara cheltuieli mari7 de
intretinere.
5 ciment (clincher/adaosuri/ghips/aditivi de macinare) + apă 6 inclusiv in fata fenomenelor extreme, datorate incalzirii globale, aceasta reprezentand o adaptare a societatii umane 7 sau cu cheltuieli rezonabile
6
Este posibil ca, din considerente de durabilitate, clasa betonului sa creasca peste
necesitatile rezultate din calculul structural! Verificati intotdeauna acest aspect in proiectare!
Solicitarile continue venite din partea proiectantilor/arhitectilor de a se creste clasa de
rezistenta a betonului se transforma in exigente suplimentare (prin intermediul
statiilor/producatorilor de betoane) asupra producatorilor de ciment pentru a creste clasa de
rezistenta a cimenturilor.
Capacitatea cimenturilor de a se întări in combinatie cu apa şi de a dezvolta
structuri/elemente caracterizate prin rezistenţe mecanice reprezintă proprietatea cea mai importantă
a acestora.
Alte proprietati esentiale sunt, pentru anumite tipuri de cimenturi, urmatoarele:
a) continutul de C3A (aluminatul tricalcic), pentru cimenturi de drumuri si rezistente la sulfati;
b) continutul de C3S (silicat tricalcic), pentru cimenturi de drumuri
c) caldura de hidratare redusa, pentru cimenturi destinate constructiilor masive;
Prin urmare, functie de tipul de element, locul si tehnologia de punere in opera etc.
alegerea unui anumit tip de ciment nu depinde doar de clasa de rezistenta la compresiune a
betonului ci si de alte proprietati esentiale pe care acesta trebuie sa le prezinte.
3. Asupra modul de pastrare a probelor de ciment respectiv beton pana la termenul de incercare
Este normal ca stabilirea modului de evolutie al rezistentei la compresiune pe ciment functie
de diversi factori de influenta (temperatura, umiditate etc.), sa fie mult mai sensibila decat pe beton
intrucat aceasta contine mult mai putine surse de influenta “necontrolabile”8. Acest aspect nu
trebuie sa excluda testele pe beton care este de fapt produsul final pus in opera insa dpdv stiintific,
pentru acuratetea rezultatelor, uneori se prefera testarea pe ciment.
3.1. Pastrarea probelor de ciment
Determinarea rezistentei la compresiune pe ciment se face in conformitate cu un standard
de metoda, fara aditivi si folosind un agregat standardizat, certificat. Pastrarea epruvetelor “de
ciment” in conformitate cu prevederile SR EN 196-1 in apa pana la termenul maxim de incercare de
28 de zile este o masura de natura a indeparta o serie de factori de influenta asupra valorii si
evolutiei rezistentei la compresiune. Acest aspect face ca experimentul sa poata fi reprodus cu
usurinta in caz de litigiu.
8 spre exemplu neomogenitatea parametrilor agregatelor sau tipul de aditiv fac de cele mai multe ori experimentele pe beton sa devina “nerepetabile” in caz de litigiu
7
Standardul de metoda nu prevede nimic privind modul de pastrare al epruvetelor pentru
determinari ale rezistentelor la compresiune si dupa 28 de zile insa este util ca probele sa ramana
pastrate in apa pana la termenul de incercare, oricare ar fi acesta. Aceeasi exigenta impusa
pastrarii probelor de beton in apa pana la termenul de incercare are ca avantaj, la fel ca si la
ciment, posibilitatea reproducerii testului dat fiind faptul ca starea “uscata” inseamna de fapt o
anumita stare de saturare care poate varia in limite foarte largi, in special in cazul folosirii
cimenturilor cu continut ridicat de adaos.
3.2. Pastrarea probelor de beton. Coeficienti de transformare
Intrarea in vigoare a SR EN 12390-2/2002 aduce o serie de elemente de noutate asupra
modului in care se pregatesc si se pastreaza probele de beton prevazand pastrarea betonului in
tipar intre 16 ore si 3 zile, respectiv ca probele se introduc in apa la o temperatura de 20 ± 20C
imediat dupa decofrare. Aceasta reprezinta o schimbare majora fata de prevederile standardului
national STAS 1275 / 88 care prevedea o mentinere de 7 zile in apa si restul pana la incercare in
aer cu umiditate (65 ± 5)% si temperatura (20 ± 3)0C controlate.
Nu exista in reglementari relatii „de transformare” intre rezistentele obtinute pentru aceleasi
compozitii de beton mentinute in conformitate cu standardul national si european insa literatura de
specialitate propuneri privind „transformarea” rezistentelor functie de mediul de pastrare astfel:
fc,cub = 0,92 fc, cub, uscat pentru clase de beton pana la C 55/67, respectiv
fc cub = 0,95 fc, cub, uscat pentru clase peste C 55/67.
in care:
fc,cub = rezistenta la compresiune la 28 de zile, pastrare in apa pana la termenul de incercare
fc,cub, uscat = rezistenta la compresiune la 28 de zile, pastrare in apa 7 zile restul uscat
Asadar, pentru aceiasi compozitie de beton, rezistentele la compresiune obtinute prin
pastrarea in mediu umed pana la termenul de incercare de 28 de zile sunt mai reduse cu ~8%
pentru clase de beton pana la C 55/67 si cu ~5% pentru clase de beton superioare. Aceste aspect
functioneaza intr-o anumita masura ca o marja de siguranta intrucat, de fapt, rezistenta betonului
care se determina in laborator pe probe pastrate in apa este mai mica decat rezistenta betonului
pastrata in aer (situatie similara celei intalnite pe santier9).
9 beton tratat cateva zile impotriva pierderii apei de consistenta
8
4. Rezistenta la compresiune a cimentului. Factori de influenta
In conformitate cu prevederile SR EN 197-1, cimenturile se pot produce in sase clase de
rezistenta la compresiune prezentate in cele ce urmeaza.
Tabelul 2. - Clase de rezistenţă pentru ciment uzual, conform EN 197-1:2000
Clasa de rezistenţă
Rezistenţa la compresiune [MPa], după:
2 zile 7 zile 28 zile
32,5
Fara conditie Minim. 16 32,5...52,5
32,5 R
Minim. 10
Fara
conditie
42,5
42,5...62,5 42,5 R
Minim. 20
52,5
Minim. 52,5 52,5 R
Minim. 30
Modul de evolutie in timp a rezistentelor la compresiune ale cimentului precum si nivelul
acestora la anumite termene de incercare depind, cel putin, de urmatorii factori de influenta:
a) compozitia mineralogica a clincherului Portland
b) finetea de macinare a cimentului
c) distributia granulometrica a cimentului
d) dozajul, tipul si reactivitatea adaosului/adaosurilor
e) nivelul alcaliilor
f) natura şi proporţia de sulfat de calciu (ghips) prezent în ciment;
g) prezenţa în ciment a unor aditivi (de macinare, de exemplu).
O serie de alte elemente (temperatura, umiditatea mediului ambiant etc.) nu sunt aduse in
discutie intrucat determinarea de rezistenta a cimentului se face in mediu controlat (conform SR EN
196-1). Pentru a se pune in evidenta indirect modul de comportare al betoanelor (produsele finale
puse in opera) se pot analiza pe prismele de mortar de ciment situatii frecvent intalnite in practica
cu mentiunea ca rezultatele respective sunt informative, utilizatorul fiind obligat sa isi faca propriile
determinari pe betoane.
9
4.1. Compozitia mineralogica a clincherului Portland
Compoziţia mineralogica, respectiv proporţia în clincher a celor patru compuşi mineralogici
(C3S, C2S, C3A, C4AF), constituie alaturi de finetea de macinare, un factor decisiv de influenta a
vitezei de hidratare, respectiv a modului de evolutie al rezistentelor la compresiune. Nivelul
rezistentelor, respectiv modul de evolutie al acestora, sunt influentate de asemenea de dozajul de
adaos(uri), tipul si reactivitatea acestuia/acestora.
In cazul cimenturilor cu adaosuri (CEM II, CEM III, CEM IV si CEM V) - in care clincherul
Portland se afla intr-o proportie de sub 95% - caracteristicile acestora efect al componentilor
mineralogici pot fi mai „estompate” de prezenta adaosului.
Fig. 2. Modul de evolutie in timp al rezistentelor la compresiune pentru componentii mineralogici ai clincherului
Teoretic proportiile in care se gasesc componentii mineralogici pot varia, intr-o anumita
masura, de la o fabrica (sursa) la alta si (posibil) chiar de la un ciment la altul in masura in care
difera retetele de dozare a materiilor prime pentru obtinerea clincherului. Insa, in general, din
considerente tehnologice, este dificil de gestionat mai mult de doua tipuri de clinchere intr-o singura
fabrica – producatorul avand de ales sa produca, alaturi de cimenturi „uzuale” (fabricate cu
clinchere „obisnuite”) si un clincher special pentru un ciment destinat unor aplicatii specializate
(betoane rutiere, betoane masive, betoane exploatate in medii agresive). Conditionarile tehnologice
legate de manipularea/introducerea pe fluxul de macinare a unor mase mari de materii prime cu
caracteristici diferite (clinchere, adaosuri) sau de stocare si livrare separata (eventual insacuire
separata, eventual) conduc asadar la limitari ale portofoliului de produse.
Componentii mineralogici ai clincherului participa si se comporta in mod diferit la obtinerea
rezistentelor mecanice ale cimentului, ordinea descrescatoare fiind C3S ���� C2S ���� C3A ���� C4AF.
Rezistenta la compresiune
Timp [zile]
Legenda: C3S (silicatul tricalcic, alit) C2S (silicatul dicalcic) C3A (aluminatul tricalcic, celit I) C4AF (feroaluminatul tetracalcic, celit II)
10
4.1.1. C3S (silicatul tricalcic, alit)
Silicatul tricalcic (C3S, alit) este un compus mineralogic foarte reactiv fata de apa care
asigura o crestere rapida a rezistentei la compresiune in primele aproximativ 7 zile de la hidratare
cand aceasta poate atinge chiar in jur de 70% din cea la 28 de zile. O regula aproximativa,
convenabila, spune ca acest component contribuie la dezvoltarea rezistentelor timp de patru
saptamani (28 de zile). Reprezinta componentul mineralogic valoros al clincherului care dezvoltă
rezistenţe mecanice mari după perioade scurte de întărire, înregistrează o creştere continuă a
acestora într–o perioadă de cel puţin un an, se hidrateaza timpuriu si dezvolta o caldura de
hidratare relativ ridicata.
4.1.2. C2S (silicatul dicalcic)
Silicatul dicalcic(C2S) este un compus mineralogic ce ofera o crestere lenta a rezistentei la
compresiune insa aceasta are o tendinta permanenta. Contributia C2S la evolutia rezistentelor se
face in perioade mai mari de patru saptamani.
Cei doi silicati de calciu (C3S si C2S) sunt raspunzatori, in principal, pentru rezistenta
cimentului hidratat (cumulat, ambii silicati dezvolta rezistente mai mari decat C3A si C4AF la un loc).
Dupa o perioada de un an contributia acestora la rezistenta finala este comparabila desi fiecare are
o evolutie diferita, prezentata anterior.
4.1.3. C3A (aluminatul tricalcic, celit I)
Aluminatul tricalcic (C3A) este un compus mineralogic foarte reactiv fata de apa, prezinta
priza rapida si o rezistenta la compresiune redusa. Favorizeaza cresterea rezistentelor in perioada
initiala insa pe ansamblu, practic, nu influenteaza major rezistenta la compresiune a cimentului,
aportul sau fiind in general redus. Fenomenele de microfisurare din contractie sunt mai importante
la matricile cimenturilor cu C3A ridicat datorită caracterului puternic exoterm al reacţiei cu apa.
Pentru cimenturile cu priza rapida (si viteza mare de intarire) se recomanda pana la 10% C3A.
Dupa perioade indelungate C3A determina reduceri ale rezistentei la compresiune,
sesizabile la cimenturile cu continut mare de C3A sau [C3A + C4AF ]. Rolul C3A ramane inca usor
controversat insa pe ansamblu nu prezinta mare importanta pentru rezistenta la compresiune a
cimentului.
Limitarea la anumite valori maxim admisibile ale C3A in clinchere se face pe considerentul
cresterii rezistentei la atac sulfatic, scaderii caldurii de hidratare si/sau a prevenirii fisurarii
accelerate din contractie (pentru cimentul de drumuri, de exemplu).
4.1.4. C4AF (feroaluminatul tetracalcic, celit II)
Feroaluminatul tetracalcic (C4AF) este un compus mineralogic fara o contributie insemnata
(sau chiar nefavorabila dupa unii autori) la dezvoltarea rezistentelor mecanice si fara caldura de
hidatare ridicata. C4AF dezvoltă în primele 10 zile rezistenţe mecanice bune, chiar superioare faţă
11
de C3S, dar creşterile ulterioare sunt puţin importante sau se înregistrează chiar scăderi mici de
rezistenţă. Scaderile de rezistenta ale C4AF nu sunt de asteptat totusi sa fie sesizate pe
ciment/beton datorita estomparii acestora efect al cresterilor rezistentei altor compusi mineralogici
majoritari (C3S si C2S). Aceste scaderi ale rezistentei la compresiune se datoreaza aparitiei unui
produs coloidal care se depune pe granulele de ciment intarziind hidratarea altor compusi.
4.1.5. Efectele prezentei componentilor mineralogici ai clincherului
Efectele componentilor mineralogici principali ai clincherului asupra caracteristicilor
cimentului sunt prezentate sintetizat in tabelul urmator.
Tabelul 3. Sinteza efectului componentilor mineralogici ai cimentului asupra unor caracteristici ale cimentului.
Caracteristica cimentului Component mineralogic principal
C3S C2S C3A C4AF
Rezistenta mecanica Foarte mare Initial mica Mica Medie
Contractia Mica Medie Mare Medie
Rezistenta la inghet-dezghet Foarte buna Buna Foarte slaba Slaba
Rezistenta la uzura Buna Scazuta Medie Medie
Modul de elasticitate Foarte mare Mediu Mediu Mare
Viteza de hidratare Moderata Foarte lenta Foarte rapida Rapida
Caldura de hidratare Mare Mica Foarte mare Medie
4.2. Finetea de macinare a cimentului
Fineţea de măcinare a cimentului, influenţează intr-o maniera decisiva, nivelul si evoluţia
rezistenţelor mecanice, reprezentand un parametru ce poate fi influentat relativ usor de producator,
cresterea sa aducand costuri suplimentare si reduceri de productivitate.
0
10
20
30
40
50
60
70
Rez
ist
la c
om
pre
siu
ne
[MP
a]
CEM I 32.5R 22,8 47,7
CEM I 42.5R 27,9 52,8
CEM I 52.5R 36,9 59,3
Rc 2zile Rc 28 zile
Fig. 3. Exemplu de evolutie pana la 28 de zile ale unor cimenturi Portland unitare de clase de rezistenta diferite. Diferenta intre acestea este doar de finete de macinare, in cazul CEM I 32.5R este vorba despre „supracalitate”.
12
Corelatia dintre finetea de macinare si nivelul rezistentelor la compresiune este clara.
Cresterea finetii de macinare a cimentului conduce la cresterea rezistentei la compresiune la toate
termenele intrucat creste cantitatea de produsi de reactie formati la hidratare.
4.3. Distributia granulometrica a cimentului
Pentru aceeaşi finete de macinare (suprafaţă specifică), rezistenţa mecanică (clasa de
rezistenta10) a cimenturilor este influenţată într-o măsură importantă de distribuţia lor
granulometrica.
Pentru o anumita finete de macinare, experimental (pe un numar mare de probe), s-au
constatat creşteri ale rezistenţei la compresiune pe masura ce distribuţia granulometrica se
restrange. Cimenturile având o suprafaţă specifică mai mică (finete mai scazuta de macinare), dar o
distribuţie granulometrică mai restrânsă, pot dezvolta rezistenţe mecanice comparabile sau chiar
superioare faţă de cimenturile cu suprafaţă specifică mai mare (finete mai ridicata), dar având o
distribuţie granulometrică mai largă.
Explicaţia constă în cresterea vitezei proceselor de hidratare prin eliminarea granulelor
foarte fine care, deşi determină dezvoltarea rapidă a unor rezistenţe mecanice iniţiale, nu mai
contribuie la o creşterea ulterioară. Pe de alta parte participarea granulelor grosiere de ciment la
dezvoltarea rezistenţei după 28 de zile nu este nesemnificativă.
Controlul asupra curbei granulometrice a cimentului poate fi parte a unui ansamblu de
masuri de optimizare a rezistentelor la compresiune ale cimenturilor urmarindu-se obtinerea de
maxima eficienta.
10 ca o curiozitate, o suprafata specifica de 2.500cm2/g in mod obisnuit intalnita pentru un ciment uzual, de
clasa 32.5, inseamna de fapt ca suprafata cumulata a granulelor de ciment dintr-un gram reprezinta suprafata
unei batiste cu latura de 50cm.
13
4.4. Dozajul, tipul si reactivitatea adaosului/adaosurilor
Standardul de produs EN 197-1:2000 identifică patru tipuri de cimenturi Portland cu adaos,
funcţie tipul şi proporţia acestuia astfel: tip CEM II, CEM III, CEM IV şi CEM V.
Tabelul 4. Cele patru tipuri de cimenturi cu adaos, conform EN 197-1.
Tip ciment Denumire Simbol
Componenţi principali (% gravimetric)
Componenti auxiliari minori 0-5%
Clincher Adaos de fabricatie
CEM II Cimenta portland cu #
CEM II/A-# 80-94 6-20 CEM II/B-# 65-79 21-35
CEM III Ciment de furnal
CEM III/A 35-64 36-65 CEM III/B 20-34 66-80 CEM III/C 8-19 81-95
CEM IV Ciment puzzolanicb CEM IV/A 65-89 11-35 CEM IV/B 45-64 36-55
CEM V Ciment compozitc
CEM V/A 40-64 18-30 CEM V/B 20-38 18-31
a) # Zgură granulată de furnal (S), Puzzolana - naturală (P), industrială (Q), cenuşă zburătoare- silicoasă (V), calcică (W), şist ars (T), Calcar (L, LL –funcţie de impurităţi), Compozit (M) b) combinatie de microsilice (max. 10%), puzzolana şi cenusă de termocentrală c) combinatie de zgură şi puzzolană sau cenuşă zburătoare Fig. 4. Clincherul si ghipsul – materiile prime „de baza” din care se produce cimentul
Fig. 5. Aspectul catorva adaosuri de fabricatie folosite in Romania. De la stg. la dr.: zgura (S), cenusa silico-aluminoasa(V), puzzolana (P, Slanic) si calcarul (L, LL).
14
Fig. 6. Silicea ultrafina (D, in stanga) si sistul calcinat (T, in mijloc) si cenusa calcica (W, in dreapta – zgura asociata). Pentru aceste adaosuri nu exista experienta in fabricile noastre din Romania.
Rezistenţa mecanică a cimenturilor cu adaosuri depinde de caracteristicile adaosurilor
(capacitatea specifica de reactie si de formare a unor compusi stabili) precum si de cantitatea de
clincher Portland substituită. Pentru aceeasi finete de macinare este normal ca rezistenta la
compresiune pe termen scurt a cimentului sa scada11 pe masura ce sunt introduse, pe post de
adaosuri, materiale „cimentoide” (zgura, cenusa etc.) sau considerate, pana nu de mult, inerte
(calcar). Pentru aceeasi clasa de rezistenta este posibil ca pe termen lung rezistenta la
compresiune a unui ciment cu continut ridicat de adaos sa fie superioara unui ciment cu mai putin
adaos, efect al reactiei puzzolanice specifice.
0
10
20
30
40
50
Rez
iste
nta
la
com
pre
siu
ne
[MP
a]
CEM II/A-S 32.5R 17,1 30,2 40,1 40,3 41 41,5
CEM II/B-S 32.5R 16,8 28,7 37,9 38,7 41,5 43
CEM II/B-M(S-V) 32.5R 16 29,4 40,1 40,6 43 44,5
Rc 2zile Rc 7zile Rc 28 zile Rc 56 zile Rc 90 zileRc 180
zile
Fig. 7. Evolutia rezistentelor la compresiune (Rc) pentru cimenturi Portland unitare, cu zgura (S) si cu amestec zgura+cenusa(S-V), pentru aceeasi (aproximativ) finete de macinare.
In ceea ce priveste tipul adaosului, pentru aceeasi finete de macinare si cantitate de clincher
substituita, un ciment cu adaos de zgura va avea o mai buna rezistenta pe termen scurt decat un
ciment cu cenusa sau puzzolana dat fiind specificul reactiei puzzolanice.
11 prin comparatie cu CEM I
15
Fig.8. Principiul reactiei de hidratare a clincherului si a celei puzzolanice specifice zgurii si cenusii. Reactia puzzolanica a cenusilor este mai lenta decat cea hidraulica a clincherului respectiv a zgurii. CH � hidroxid de calciu, CSH � hidrosilicati de calciu
4.5. Influenta prezentei alcaliilor
Efectele prezentei compusilor minori, asa cum sunt alcaliile (Na2O si K2O), asupra
rezistentelor la compresiune sunt complexe si nu pe deplin elucidate. In lipsa alcaliilor sau a unui
nivel foarte redus al acestora rezistenta cimentului pe termen scurt (1-3 zile) poate fi foarte redusa.
Pentru aceeasi compozitie mineralogica, cu cat continutul de alcalii este mai mare cu atat
viteza de crestere a rezistentei mecanice este mai mare in primele zile (pana la 2 saptamani).
4.6. Alti factori de influenta asupra rezistentelor cimentului
Pe langa factorii de influenta aratati anterior, se mai pot mentiona:
a) Natura şi proporţia de sulfat de calciu prezent în ciment. Un ciment cu o proportie redusa (sau
lipsa) de sulfat de calciu (ghips) are o priza instantanee, viteza de crestere a rezistentelor mecanice
fiind astfel foarte ridicata. Un astfel de ciment are o aplicabilitate tehnica limitata (de exemplu este
folosit pentru torcretare – „spritz-beton”).
b) Prezenţa în ciment a unor aditivi (de macinare).Pentru eficientizarea anumitor aspecte legate de
fabricatie sau unor proprietati, la macinarea cimentului se pot folosi aditivi (produse chimice
dedicate), acestia reprezentand o alta categorie de produse decat aditivii folositi in betoane.
Aditivarea „in corpore” a cimentului se face sau s-ar putea face pentru (eventual) lianti
hidraulici rutieri si (intotdeauna) cimenturi pentru zidarie si tencuiala, in acest ultim caz aditivul este
un „inlocuitor de var” necesar asigurarii lucrabilitatii amestecului final. Ambele categorii de cimenturi
contin, in cele mai multe retete cunoscute, calcar pe post de adaos de fabricatie.
16
In situatia in care aditivii pentru betoane / mortare, fabricati în conformitate cu seria EN 934
sunt utilizaţi în ciment, notarea standard acestora trebuie să fie declarată pe saci sau pe
documentele de livrare ale cimentului, in general evitandu-se aditivarea cimentului asa incat sa se
obtina pe betoane anumite proprietati. In extremis, aditivarea cimentului la producator este posibila
selectiv, pentru cimenturi date unor obiective importante (ex: baraje, drumuri) insa in general nu se
practica.
5. Rezistenta la compresiune a betonului. Factori de influenta
Determinarea rezistentei la compresiune a betonului este una din principalele modalitati de
apreciere a calitatii acestuia sub aspectul durabilitatii (in corelatie cu raportul A/C), cunoasterea
acesteia oferind anumite informatii asupra comportarii si la alte solicitari (de exemplu la incovoiere,
in cazul betoanelor rutiere). Rezistenta la compresiune a betonului este influentata de calitatea
componentilor sai, de proportia in care se gasesc acestia (dozaj), de calitatea adeziunii dintre
matrice si agregate, de modul si conditiile de punere in opera, de factorii fizico-chimici care intervin
pe timpul exploatarii precum si de varsta sa.
Factorii de influenta ai rezistentei betonului sunt practic aceiasi cu cei care influenteaza si
rezistenta cimentului. Deseori, pentru a se justifica o serie de masuri ce trebuie luate la punerea in
opera a betonului se face referire la diferite influente (ex: temperatura, umiditate etc.) asupra
cimentului intelegandu-se totusi ca exista o legatura directa intre modul de comportare al betonului
si cimentului in aceste conditii (speciale).
Modul de evolutie in timp a rezistentelor la compresiune ale betonului precum si nivelul
acestora la anumite termene de incercare depind, cel putin, de urmatorii factori de influenta:
a) dozaj de ciment;
b) raportul A/C;
c) Temperatura mediului ambiant, in care se face intarirea;
d) Caracteristicile agregatelor.
5.1. Dozajul de ciment
Pentru acelasi termen de incercare, rezistenta betonului creste pana la un anumit dozaj de
ciment (450...500Kg/m3) dupa care evolutia acesteia se aplatizeaza, evident. Privit pe termen lung
acest dozaj maxim (pentru aceeasi clasa de rezistenta a cimentului) pentru care se produce
aplatizarea cresterii rezistentelor la compresiune este usor mai ridicat la cimenturile cu adaosuri
decat la cele unitare CEM I, efect al reactiei puzzolanice specifice.
Asigurarea dozajului minim de ciment (din conditii de durabilitate cf CP 012-1:2007 si pentru
realizarea clasei de beton) alaturi de limitarea superioara a raportului A/C reprezinta doua masuri
importante de influentare a rezistentei la compresiune si a durabilitatii betonului.
17
5.2. Raportul A/C
Pe masura cresterii raportului A/C rezistenta la compresiune a betonului scade. Din
experimentul prezentat mai jos reiese preocuparea continua pe care ar trebui s-o aiba producatorul
de betoane asupra nivelului raportului A/C, pentru o tasare data.
Fig. 9. Rezistenta la compresiune pe beton, la 7 (sus) si 28 de zile (jos), pentru diferite tipuri de cimenturi utilizate (CEM I si cu zgura). Dozaj ciment constant 350Kg/m3. In figuri W/C are aceeasi semnificatie cu A/C.
18
5.3. Temperatura mediului ambiant, in care se face intarirea
Conditiile optime de intarire ale betonului sunt intre 15 si 25°C, viteza de crestere a
rezistentelor mecanice scazand odata cu scaderea temperaturii. Pentru a evalua calitativ efectele
temperaturii asupra rezistentei la compresiune pe beton in continuare sunt prezentate experimente
efectuate asupra unor cimenturi.
Fig. 10. Evolutia rezistentelor la compresiune la 1 zi pentru cimenturi Portland unitare la trei temperaturi (+8°C, +20°C si +38°C) ale mediului inconjurator (l aborator) Fig. 11. Evolutia rezistentelor la compresiune la 1 zi pentru cimenturi cu zgura la trei temperaturi (+8°C, +20°C si +38°C) ale mediului inconjurator (laborator).
Rezistenta la compresiune [MPa], la o zi
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
CEM I 32.5R
CEM I 42.5R
CEM I 52.5R
+38C 31,7 34,3 42,7
+20C 12,7 15,1 34,1
+ 8C 3,8 4 14,6
CEM I 32.5R CEM I 42.5R CEM I 52.5R
Rezistenta la compresiune [MPa], la o zi
0 5 10 15 20 25
CEM III/A 42,5N
CEM III/A 32.5N
CEM III/B 32.5N
+38C 21,1 16,8 9,9
+20C 7,7 4,2 2,1
+ 8C 2 1,8 0,9
CEM III/A 42,5N CEM III/A 32.5N CEM III/B 32.5N
19
Fig. 12. Evolutia rezistentelor la compresiune la 1 zi pentru cimenturi Portland unitare si cimenturi cu zgura la trei temperaturi (+8°C, +20°C si +38°C) ale mediulu i inconjurator. Graficul preia cumulat datele din graficele anterioare.
Se observa ca efectul scaderii temperaturii asupra rezistentei la compresiune este mai
pronuntat in cazul cimenturilor cu adaos (de zgura in acest caz) decat asupra cimenturilor fara
adaos. Acelasi lucru se manifesta si asupra CPC/C in special a celor CEM II/B.
5.4. Caracteristicile agregatelor
Agregatele au o pondere de 75 ... 80% in masa betonului, constituind matricea de rezistenta
a acestuia. Agregatele minerale se considera ca sunt inerte in raport cu liantul insa, in realitate, la
interfata agregat – piatra de ciment apar forte de legatura care pot fi rezultatul unei interactiuni
chimice actionand in sens benefic, pozitiv asupra matricei de rezistenta a betonului prin realizarea
de punti de legatura. Exceptie fac reactiile generic numite alcalii-agregat care au consecinte
negative asupra durabilitatii betonului. Pentru a putea fi utilizate in betoane agregatele trebuie sa
indeplineasca anumite conditii cuprinse in SR EN 12620, verificate la anumite intervale de timp.
Evolutia rezistentelor cimenturilor la diferite temperaturi, la o zi
0 10 20 30 40 50
+ 8C
+20C
+38C
Rezistenta la compresiune [MPa]
CEM I 52.5R 14,6 34,1 42,7
CEM I 42.5R 4 15,1 34,3
CEM I 32.5R 3,8 12,7 31,7
CEM III/A 42,5N 2 7,7 21,1
CEM III/A 32.5N 1,8 4,2 16,8
CEM III/B 32.5N 0,9 2,1 9,9
+ 8C +20C +38C
20
5.5. Umiditatea mediului ambiant, in care se face intarirea
Mentinerea unei umiditati cat mai ridicate pe timpul perioadei de intarire asigura conditiile de
desfasurare ale reactiilor de hidratare-hidroliza, specifice cimentului si pe de alta parte reduce riscul
aparitiei fisurilor de contractie plastica, in perioada intiala, cand matricea de piatra de ciment nu are
o rezistenta suficienta pentru preluarea eforturilor de intindere.
O durata indelungata de mentinere a umiditatii (tratarii) betonului are efecte benefice asupra
durabilitatii in cazul utilizarii cimenturilor cu adaosuri, in special in cazul utilizarii calcarului. Durata
de tratare trebuie sa fie cu atat mai mare cu cat cantitatea de adaos, substituient al clincherului,
este mai mare iar agresivitatea mediului inconjurator mai ridicata.
6. Concluzii
Rezistentele cimenturilor si betonului (nivelul acestora la anumite termene, mod de evolutie,
alte elemente specifice etc.) depind de o multitudine de factori, cei mai multi dintre acestia bine
controlati sub aspect teoretic si practic.
Nivelul rezistentelor la compresiune pe termen scurt, pentru cimenturi cu adaosuri, este mai
redus decat pentru cimentul CEM I la aceeasi finete de macinare. Evolutia pe termen lung a
rezistentelor la compresiune este favorabila cimenturilor cu adaosuri sub aspectul rezistentei la
compresiune (prin comparatie cu CEM I). Introducerea acestor cimenturi in piata trebuie facuta insa
pe baza unor studii bine fundamentate asupra durabilitatii, ancorate in realitatile specifice nationale
(asigurare disciplina tehnologica in statii si pe santiere) dublate de o activitate intensa de educare a
pietii.
7. Bibliografie:
1. Dan Paul GEORGESCU - Indrumător de proiectare a durabilităţii betonului în conformitate
cu anexa naţională de aplicare a SR EN 206-clase de durabilitate
2. SR 13510:2006 Beton - Partea 1: Specificaţie, performanţă, producţie şi conformitate. Anexa
naţională de aplicare a SR EN 206-1
3. SR EN 197-1: 2002 Ciment – Partea 1: Compoziţie, specificaţii şi criterii de conformitate
ale cimenturilor uzuale
4. SR EN 12620:2003 Agregate pentru beton
5. CP 012/1:2007 - Cod de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi
beton precomprimat. Partea 1: producerea betonului
6. Studii asupra durabilitatii cimenturilor cu adaos, INCERC Bucuresti
7. Nastasia SACA – Implicatii ale CaCO3 in intarirea si proprietatile materialelor compozite pe
baza de liant mineral. Teza de doctorat. Cond Stiintific Prof. Dr. ing. Maria Georgescu, UPB
21
8. A. M. NEVILLE – Proprietatile betonului, Editura Tehnica 2003
9. Ion IONESCU, Traian ISPAS – Proprietatile si tehnologica betoanelor, Editura Tehnica,
1997
10. Materiale interne de informare Gorajdze Cement – HeidelbergCement Group.
11. Materiale de informare ale HeidelbergCement Technology Center
12. Fotografii colectia Carpatcement – HeidelbergCement Group
Pregatit pt Concursul Premiile Profesionale Carpatcement
Editia 2012-2013 R. Gavrilescu
Anexa 1: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu zgura (S)
Zgura granulata este rezultatul racirii foarte rapide sub jeturi (succesive) de apa a zgurii de
furnal (foto atasata).
Cerinta de baza a reactivitatii zgurii
este un procent cat mai ridicat de stare
vitroasa (sticloasa); conform SR EN 197-1
partea vitroasa trebuie sa depaseasca 66%
din masa. Activata prin macinare la finetea
cimentului si amestecata cu produsii de
reactie ai clincherului cu apa (alcalii, hidroxid
de calciu), zgura reactioneaza chimic si
formeaza compusi care ofera (ei insisi) rezistenta la compresiune.
Din punct de vedere chimic zgura granulata de furnal este alcatuita, ca orice produs
rezultat in urma arderii, din oxizi (CaO 61-69%, SiO2 30-42%, Al2O3 5-15%, MgO 4-15%, Fe2O3
<0,5%). Compozitia sa chimica este dependenta de compozitia chimica a materiei prime utilizate in
furnal. Zgura trebuie să fie constituită cel puţin două treimi de masă din suma oxidului de calciu
(CaO), oxidului de magneziu (MgO) şi dioxidului de siliciu (SiO2). Restul poate conţine oxid de
aluminiu (Al2O3) împreună cu cantităţi mici de alţi compuşi. Raportul masic (CaO + MgO)/(SiO2)
trebuie să fie mai mare de 1,0.
In mod obisnuit viteza de reactie a zgurii este mai redusa decat a clincherului. Prin urmare
substituirea unei cantitati mari de clincher cu zgura (in cimenturi tip CEM II/B, CEM III) conduce la
rezistente initiale mai reduse, pentru aceeasi finete de macinare.
Pentru a atenua reducerea rezistentelor la compresiune pe termen scurt se pot lua de catre
producatorul de ciment urmatoarele masuri:
� cresterea reactivitatii clincherelor;
� optimizarea curbei granulometrice a cimentului prin eficientizarea macinarii;
22
� incorporarea in ciment a prafului de electrofiltru, bogat in alcalii
� optimizari in ceea ce priveste sulfatul de calciu (ghips)
Rezistenţele mecanice ale cimenturilor cu zgură prezintă o evoluţie (oarecum) diferită în
comparaţie cu cimentul Portland unitar in special pe termen scurt. Prezenţa zgurii influenteaza
rezistenţa mecanică a cimenturilor după perioade scurte de la întărire (priza), în măsură cu atât mai
accentuată, cu cât proporţia de zgură din ciment este mai mare si reactivitatea acesteia este mai
slaba.
Pe termen lung, când participarea zgurii în procesele de hidratare devine mai importantă,
deosebirile de rezistenţă se atenuează până la dispariţie cazuri in care un ciment cu zgura ofera
rezistente superioare unui Portland fiind frecvente, functie si de reactivitatea zgurii bineinteles.
Hidratarea zgurii continuă cu viteză redusă perioade îndelungate, astfel încât la termene
foarte mari (>180 de zile), rezistenţele mecanice ale cimenturilor CEM II/A-S şi CEM II/B-S, şi, la
fineţi de măcinare mai avansate, chiar şi ale celor de tip CEM III/A, devin (sau au potentialul sa
devina) superioare cimentului Portland unitar.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Rez
iste
nta
la
com
pre
siu
ne
[MP
a]
CEM I 42.5R 30,4 54,1 56 56,3 59,7 60,9 63,4
CEM III/A 32,5 N-NA 8,5 49,5 58,6 59,6 62,7 67,2 70,1
Rc 2zile Rc 7zileRc 28 zile
Rc 56 zile
Rc 90 zile
Rc 180 zile
Rc 365 zile
Fig. 13. Evolutia rezistentelor la compresiune pentru cimenturi Portland unitare si cu zgura. Pentru o zgura foarte reactiva evolutia este favorabila chiar pe termen scurt depasirii rezistentelor la compresiune ale cimenturilor Portland unitare (experiment Polonia) chiar daca este vorba despre o clasa de rezistenta inferioara.
O asemenea comportare este explicabilă atât prin caracteristicile compoziţionale ale pietrei
de ciment, cât şi prin caracteristicile de porozitate ale cimentului cu zgură întărit (are loc o
densificare a structurii prin diminuarea diametrului mediu al porilor datorită deplasării dimensiunii
porilor spre valori mai mici).
23
Anexa 2: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu adaos de cenusa (V, W)
Cenusa zburatoare este un „sub-produs”
obtinut in termocentrale prin depunerea electrostatică
sau mecanică a particulelor pulverulente conţinute în
gazele de ardere de la focarele cazanelor alimentate
cu praf de cărbune.
Cenusa rezultata in urma arderii carbunelui
este alcatuita din particule incombustibile, sferice,
avand o finete similara cimentului. In fotografia
atasata se observa particulele de cenusa marite
2000x la microscopul electronic.
Depinzand de tipul carbunelui ars, cenusile prezinta diferite comportamente si compozitii
chimice. Cenusile ce provin din carbuni bituminosi tip huila-antracit (cenusi silicioase de tip „V”) au
calitati puzzolanice iar cele provenite din carbuni „sub-bituminosi” si lignit (cenusi calcice de tip „W”)
pot avea in plus si proprietati hidraulice.
Din punct de vedere chimic cenusile sunt alcatuite din SiO2, Al2O3, Fe2O3 si CaO. Diferenta
dintre cenusile V si W este facuta, in principal, datorita continutului de CaO reactiv.
Cenusa tip V, in general, prezinta omogenitate din punct de vedere fizic si chimic prin
comparatie cu cenusa de tip W care are o anumita varietate sub aspectul performantelor si
compozitiei. La nivel international exista o diferenta importanta de experienta tehnica (in betoane) si
tehnologica (in fabricile de ciment) in utilizarea celor doua tipuri de cenusa (V si W) in sensul ca se
inregistreaza doar sporadic (local) experienta relevanta in utilizarea cenusilor calcice (W), de
exemplu Polonia si Bosnia & Hertegovina.
Cenuşa zburătoare silicioasă (V) constă în principal din dioxid de siliciu reactiv (SiO2) şi
oxid de aluminiu (Al2O3). În rest conţine oxid de fier (Fe2O3) şi alţi compuşi. Proporţia de oxid de
calciu reactiv trebuie să fie mai mică de 10 % din masă iar conţinutul de oxid de calciu liber,
determinat prin metoda descrisă în EN 451-1 trebuie să fie de maximum 1% din masă. Conţinutul
de dioxid de siliciu reactiv nu trebuie să fie mai mic de 25% din masă.
Cenuşa zburătoare calcică (W) constă în principal din oxid de calciu reactiv (CaO), dioxid
de siliciu reactiv (SiO2) şi oxid de aluminiu (Al2O3). Restul conţine oxid de fier (Fe2O3) şi alţi
compuşi. Proporţia de oxid de calciu reactiv nu trebuie să fie mai mică de 10 % din masă. Cenuşa
zburătoare calcică, conţinând între 10 % şi 15 % din masă oxid de calciu reactiv, trebuie să conţină
minimum 25 % din masă dioxid de siliciu reactiv.
Cenuşa zburătoare calcică conţinând oxid de calciu reactiv mai mult de 15 % din masă,
măcinată corespunzător, trebuie să aibă o rezistenţă la compresiune de minimum 10 MPa la 28 zile
atunci când se încearcă conform EN 196-1. Înainte de încercare cenuşa zburătoare trebuie să fie
24
măcinată şi fineţea sa exprimată ca proporţie din masa cenuşii rămasă pe sita cu ochiuri de 40 µm,
prin procedeul umed, trebuie să fie între 10 % şi 30 %. Mortarul de încercare trebuie să fie preparat
numai cu cenuşă zburătoare calcică în loc de ciment. Epruvetele de mortar trebuie să fie decofrate
la 48 h după preparare şi apoi păstrate în atmosferă umedă cu umiditatea relativă de minimum 90
% până la încercare.
Cenusa influenteaza rezistentele la compresiune in doua moduri:
� fizic, prin efectul de diluare (substituire) a clincherului cu un material mai putin reactiv
� chimic, prin reactia puzzolanica
In prezenta produsilor de reactie ai clincherului cu apa, cenusa formeaza CSH (hidrosilicati
de calciu) si hidroxid de calciu. Aceasta faza (CSH) este predominant responsabila pentru cresterea
rezistentei la compresiune a cimentului.
La termene scurte, rezistenta la compresiune a cimenturilor cu cenusa este mai redusa
intrucat efectul fizic, de substituire a unei parti din clincher cu un material mai putin reactiv este
predominant. Pe masura scurgerii timpului efectul reactiei puzzolanice se face simtit, deseori insa
acesta nu ajunge sa aduca un aport suficient de rezistenta si un ciment cu cenusa va avea o
rezistenta la compresiune mai redusa decat un ciment Portland unitar, de finete de macinare
comparabila.
Eficienta utilizarii cenusii in ciment depinde de parametrii clincherului si ai acesteia precum si
de modul in care aceste doua materiale (clincher si cenusa) interactioneaza.
Cele mai importante aspecte pentru a optimiza performantele cimenturilor cu cenusa sunt:
� granulometria de ansamblu a cimentului care influenteaza rezistentele la compresiune;
� „chimia sistemului” – o crestere a pH-ului solutiei din pori conduce la o accelerare a reactiilor de
disolutie a cenusii. Prin urmare optimizari ale compozitiei clincherului (in special cresterea
alcalinitatii sale) sunt utile.
Evolutia rezistenţelor mecanice ale cimenturilor cu cenuşă de termocentrală este similara cu
cea a cimenturilor cu zgura si este influenţată în mod semnificativ de proporţia de adaos şi
reactivitatea hidraulică, în corelare cu caracteristicile clincherului Portland.
25
Fig. 14. Evolutia pe termen lung a rezistentelor la compresiune a betoanelor preparate cu cimenturi cu zgura si cu cenusa. Continut ciment = 400Kg/mc, aditiv superplastifiant, rapoarte A/C intre 0,36 si 0,39.
Anexa 3: Recomandari privind alegerea tipurilor de cimenturi funcţie de temperatura la punerea în
operă a betonului
Anexa informativa “L” din CP 012-1:2007 face o serie de recomandari privind alegerea tipurilor de
cimenturi funcţie de temperatura la punerea în operă a betonului.
Cimentul se alege având în vedere condiţiile de execuţie (lucrări executate în condiţii normale,
lucrări executate pe timp friguros, călduros, turnări în elemente masive).
Tabelul urmator prezintă anumite caracteristici ale unor cimenturi, fabricate în conformitate cu SR
EN 197-1 şi standarde naţionale, cu indicarea unor aptitudini de utilizare şi a unor domenii în care
utilizarea este contraindicată.
Evolutia Rc compresiune pe beton [MPa]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Rc
[MP
a]
CEM II/A-S 32.5R 38,29 44,44 48,73 53,92 61,92 62,96
CEM II/B-S 32.5R 31,78 47,85 53,63 60,17 60,22 0
CEM II/A-S 32.5R 40,89 52,44 56,08 57,85 61,78 0
CEM II/B-S 32.5R 30,22 42,51 52,37 53,62 60,59 65,44
CEM II/A-V 32.5R 43,41 50,29 53,77 53,85 66,63 67,26
Rc 7zile Rc 28 zile Rc 90 zile Rc 180 zile Rc la 1 an Rc la 2 ani
26
Tabelul 5. Caracteristici ale unor tipuri de cimenturi sub aspectul posibilitatii de utilizare la temperaturi scazute si in betoane masive
Tip ciment Sensibilitatea la frig
Degajare de căldură
Utilizare* Preferenţială Contraindicaţii Observaţii
particulare CEM I 52,5R
Insensibil
Ridicată
Structuri monolite si prefabricate Betonare pe timp friguros
Betoane masive**, mortare, şape
Destinat în special structurilor prefabricate; Pe timp călduros trebuie luate masuri speciale
CEM I 42,5 R
I A 52,5c Elemente prefabricate
Betoane masive**
Destinat în special structurilor prefabricate;
SR I
Redusă
Betoane rezistente la sulfaţi
-
CD 40 Betoane de drumuri
CEM II A–S 32,5 N sau R
Puţin sensibil
Beton, beton armat CEM II A–S
42,5 N sau R
Medie
H II A S
Redusă
Betoane masive
CEM II B 32,5 N sau R
Sensibil Beton, beton armat -
Necesită o tratare prelungită
CEM II B 42,5N sau R
CEM III A 32,5R
Foarte sensibil
Beton, beton armat Betonare pe timp călduros.
Betonare pe timp friguros
* Se vor vedea exigentele CP 012/1:2007 privind clasa betonului, A/C max etc. ** La turnarea elementelor masive (având grosimea egală sau mai mare cu 80 cm) se recomandă utilizarea cimenturilor cu degajare redusă de căldură.
Pentru turnare pe timp friguros (< + 5 0C) recomandarile CP 012/1:2007 sunt urmatoarele in ceea ce priveste clasa cimentului (extras):
Clasa de rezistenţă
CEM I CEM II A CEM II B CEM III A
32,5 N sau R - Recomandabil
Puţin recomandabil 42,5 N sau R Foarte
recomandabil Recomandabil -
52,5 N sau R - - -
Pentru turnare pe timp calduros (> + 25 0C) recomandarile CP 012/1:2007 sunt urmatoarele in ceea ce priveste clasa cimentului (extras):
Clasa de rezistenţă
CEM I CEM II A CEM II B CEM III A
32,5 N sau R - Recomandabil
Foarte recomandabil
42,5 N sau R Puţin recomandabil
Recomandabil -
52,5 N sau R - -
27
Anexa 4: Durata minima de tratare a betonului
Mentinerea unei umiditati cat mai ridicate pe timpul perioadei de intarire asigura conditiile de
desfasurare ale reactiilor de hidratare-hidroliza (ale clincherului si adaosurilor) care conduc la
intarire si pe de alta parte reduce riscul aparitiei fisurilor de contractie plastica in perioada intiala
cand piatra de ciment nu are rezistenta suficienta pentru preluarea eforturilor de intindere din
contractie.
O durata de mentinere a umiditatii (tratarii) betonului lunga are efectele benefice asupra
durabilitatii, in special in cazul utilizarii cimenturilor cu adaosuri. Durata de tratare trebuie sa fie cu
atat mai mare cu cat cantitatea de adaos, substituient al clincherului, este mai mare.
Anexa M (informativa si neaplicabila prefabricatelor) din CP 012/1:2007 prezinta durata
minima de tratare a betonului (in zile) functie de temperatura suprafetei betonului si raportul dintre
rezistentele la 2 si 28 de zile care ofera informatii privind viteza de evolutie a rezistentelor. Se
mentioneaza faptul ca durata tratării betonului funcţie de tipul de ciment utilizat la prepararea
acestuia este specificată în reglementări specifice de execuţie.
Tabelul 6. Durata minima (zile) de tratare a betonului pentru toate clasele de expunere, mai putin X0 si XC1 Evoluţia rezistenţei
betonului Rapidă Medie Lentă
Foarte
lentă
r = fcm2/fcm28 (1) r ≥ 0,50
0,30 ≤ r < 0,50 0,15 ≤ r < 0,30 r < 0,15
Temperatura suprafeţei betonului t în oC Durata minimă de tratare în zile (2)
t ≥ 25 1 2 2 3 25 > t ≥ 15 1 2 4 5
15 > t ≥ 10 2 4 7 10
10 > t ≥ 5 (3) 3 6 10 15 1) Este permisă interpolarea liniară a valorilor lui r. 2) Se va extinde cu o durată echivalentă în cazul în care lucrabilitatea este menţinută mai mult de 5 h. 3) În cazul în care temperatura este sub 5 0C tratarea trebuie prelungită cu durata în care temperatura indică mai puţin de 5oC.
Evolutia rezistentei betonului depinde de evolutia rezistentei cimentului (tip ciment si clasa
de rezistenta), atat timp cat nu intervine adaugarea de adaosuri direct in beton.
Evaluari simple ale rapoartelor rezistentelor la compresiune ale cimentului pe valorile
declarate de producator in Declaratia de Conformitate CE sau pe valori obtinute in laboratorul statiei
ofera informatii preliminarii asupra duratei minime de tratare.
Durata minima de tratare se stabileste pe baza rapoartelor rezistentelor produsului final
(betonul) insa oricare informatie preliminara, in special in cazul obiectivelor de investitii importante,
este utila pentru diferite organizari de santier.
