Embed Size (px)
Citation preview
1
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI
Departamentul Hidraulică şi Protecţia Mediului
Titularul prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a
studiilor universitare de doctorat de bursă atribuită prin proiectul
strategic „Burse oferite doctoranzilor în Ingineria Mediului Construit”,
beneficiar UTCB, cod POSDRU/107/1.5/S/76896, proiect derulat în
cadrul Programului Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor
Umane, finanţat din Fondurile Structurale Europene, din Bugetul
Naţional şi cofinanţat de către Univeritatea Tehnică de Construcții
București.
TEZA DE DOCTORAT
Rezumat
Impactul materialelor compozite utilizate
în construcţii asupra mediului
Doctorand
Ing. NICOLAE Olimpia - Iuliana
Conducător de doctorat
Prof. univ. dr. ing. BICA Ioan
BUCUREŞTI
2013
2
3
CUPRINS
4
CUVÂNT ÎNAINTE
Teza de doctorat intitulată ”Impactul materialelor compozite utilizate în construcţii” a fost
realizată în cadrul Departamentului de Hidraulică şi Protecţia Mediului a Facultăţii de Hidrotehnică,
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, unde am fost admisă ca doctorand în perioada 2010-
2013.
Tema prezentei lucrări a luat naştere plecând de la problemele de mediu produse de gazele cu
efect de seră și schimbările climatice care apar în urma eliberări acestora în atmosferă.
Necesitatea elaborării unor materiale noi şi a unor tehnologii neconvenţionale a fost determinată
nu numai de motive economice şi sociale, dar şi de faptul că în condiţiile dezvoltării exponenţiale a
producţiei, a apărut o criză foarte puternică de surse de materii prime şi energetice, odată cu creşterea
agresiunii oamenilor faţă de mediul înconjurător.
Scopul principal al tezei de doctorat l-a constituit elaborarea unui model pentru determinarea
amprentei de carbon funcţie de energia consumată pentru producerea anumitor elemente de construcţie.
Doresc sa mulţumesc călduros şi sa-mi exprim întreaga recunoştinţă şi stima faţa de domnul
profesor doctor inginer Ioan BICA, care, în calitate de conducător ştiinţific mi-a acordat un sprijin
deosebit pe parcursul pregătirii şi susţinerii examenelor şi rapoartelor de cercetare, în perioada
elaborări tezei de doctorat şi în activitatea mea profesională.
Mulţumesc în mod special domnului conf. dr. ing. Alexandru DIMACHE și domnului sef
lucrări dr. ing. Iulian IANCU, atât pentru sprijinul şi înţelegerea acordată în vederea realizării acestei
lucrări cât şi pentru îndrumarea ştiinţifică competentă pe parcursul programului de doctorat.
Mulţumesc membrilor Departamentului de Hidraulică şi Protecţia Mediului din cadrul
Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti, in special domului prof. dr. ing. Liviu HASEGAN si
dlui. prof. dr. ing. Virgil PETRESCU pentru observaţiile şi aprecierile făcute cu ocazia prezentărilor
referatelor şi examenelor de doctorat, pentru încrederea şi suportul moral acordat.
Mulţumesc distinşilor membri ai Comisiei de Doctorat pentru bunăvoinţa şi răbdarea cu care
mi-au analizat teza, pentru acceptul de participare în Comisia de susţinere a tezei şi pentru observaţiile
şi sugestiile acordate.
Doresc sa mulţumesc tuturor profesorilor, specialiştilor, colegilor, partenerilor şi prietenilor cu
care am interacţionat de-a lungul anilor şi care au contribuit la formarea mea profesională.
În final doresc să mulţumesc familiei, în special surorii mele Aura NICOLAE pentru sprijinul
constant, înţelegerea şi răbdarea de care a dat dovadă în toată această perioadă de timp.
5
1. INTRODUCERE
Obiectul prezentei teze de doctorat îl constituie evidenţierea impactului generat de utilizarea
materialelor compozite asupra mediului. Lucrarea este structurată pe 7 capitole şi conţine 157 pagini,
34 figuri, 27 tabele, ecuaţii numerotate precum şi bibliografia utilizată la elaborarea sa.
În capitolul 1 se face prezentarea generală a conţinutului tezei şi se justifică oportunitatea
lucrării. Capitolul 2 este destinat evoluția tehnicii în domeniul ingineriei civile prin evidenţierea
principalelor avantaje şi dezavantaje ale folosirii materialelor compozite şi prin detalierea domeniilor
de utilizare ale acestor materiale.
În capitolul 3 este descris materialul compozitului ca sistem multifazic fiind detaliate: matricea
structurală, metodele de armare şi interfaţa armătură – matrice. În acest capitol este detaliată alcătuirea
materialelor compozite, precum şi principalele categorii de materiale compozite, armate cu particule şi
armate cu fibre.
În capitolul 4 se prezintă etapele şi metodele de analiza ale ciclului de viaţă al materialului
compozit prin sublinierea principiilor dezvoltării durabile şi prin referire la programe, produse şi
proiecte prin intermediul cărora se evaluează impactul asupra mediului.
În capitolul 5 se defineşte, exemplifică şi explică amprenta de carbon pe baza consumului de
energie pentru fiecare etapa din ciclul de viaţă a cinci tipuri de materiale: lemn, aluminiu, oţel, fibră de
sticlă şi fibră de carbon utilizate la fabricarea unei pale de rotor.
Capitolul 6 reprezintă un studiu amănunţit cu privire la evaluarea impactului generat de
utilizarea materialelor compozite si tradiţionale. Spre exemplificare s-a ales o analiza parametrică
reprezentată de construcția unor grinzi cu lungimi variabile astfel dimensionate încât să reziste unor
încărcări stabilite. Materialele utilizate pentru construcţia grinzilor sunt: lemn, aluminiu, oțel, fibră de
sticlă, fibră de carbon şi beton. Tot în acest capitol se face o analiză multicriterială a impactului generat
de fiecare tip de material prin realizarea unei matrice de performanţă, urmând ca în ultima parte a
capitolului să se facă o inventariere a formelor de impact generat de tipul materialului utilizat pe
perioada fabricării şi punerii în opera
Capitolul 7 completează teza printr-o sinteză a lucrării, evidenţiindu-se contribuţiile autorului.
De asemenea, se fac propuneri privind dezvoltările ulterioare ale unor elemente ale tezei.
Bibliografia de la sfârşitul tezei cuprinde lucrările consultate, precum şi lucrările elaborate de
autor pe parcursul activităţii sale didactice şi profesionale.
2. MATERIALELE COMPOZITE ÎN DOMENIUL INGINERIEI CIVILE
2.1. Conceptul de material compozit
Evoluția tehnicii în domeniul ingineriei civile a fost și este posibilă concomitent cu apariția de
materiale și tehnologii noi, cu promovarea unor sisteme structurale superioare și cu capacitatea de
utilizare a procedeelor complexe de analiză și calcul analitic. Materialele compozite încorporează toate
calitățile menționate mai sus, ele reprezentând viitorul în domeniul ingineriei civile.
Conceptul de material compozit permite ca noul să poată fi strict dirijat spre rezultate dinainte
aşteptate, cât şi crearea unor materiale cu anumite proprietăţi impuse, astfel ca parametrii tehnici ai
unui element să fie satisfăcuţi prin calităţile unui material special creat pentru aceasta (Ţăranu
ş.a.1992).
2.2. Avantajele şi dezavantajele utilizării materialelor compozite
Principalele avantaje ale compozitelor polimerice armate cu fibre (CPAF) în raport cu
materialele tradiţionale/naturale s-ar evidenţia printr-o serie de proprietăţi cum ar fi: greutate redusă,
6
masă volumică mică în raport cu metalele (compozitele cu răşini epoxidice armate cu fibre de Si, B, C
au masă volumică sub 2 g/cm3), raport bun rezistenţă-greutate, rezistenţă sporită după direcţia de
orientare a fibrelor, rezistenţă la variaţii de temperatură atmosferică, rezistenţă la tracţiune sporită
(compozitul Kevlar are rezistenţa la tracţiune de două ori mai mare decât a sticlei), stabilitate
dimensională, la materiale cum ar fi beton, cărămidă, piatră, lemn etc., formabilitatea – capacitatea
materialului de a fi utilizat în forme şi elemente complicate, design plăcut, etc.
Dar cu toate aceste avantaje, materialele compozite au şi unele dezavantaje care trebuie luate în
calcul şi minimizate pe cât posibil: sunt mult mai scumpe decât materialele tradiţionale – folosirea nu
trebuie facută nejustificat, ci numai în cazul folosirii la capacităţile lor reale; nu prezintă ductilitate –
materialele compozite au comportare linear elastică până la rupere; la temperaturi ridicate au un
comportament deficitar – toate materialele bazate pe polimeri au o aşa numită temepratură de tranziţie
în care rezistenţa şi modulul de elasticitate al compozitului scad brusc, deci este periculoasă folosirea
acestor materiale peste temperatura de tranzit; toate materialele organice ard, sunt combustibile, dar
lângă această problemă apare şi cea a toxicităţii fumului pe care îl degajă. Se pot pune întârzietori de
ardere dar aceştia modifică proprietăţile mecanice ale compozitului.
2.3. Diversitatea materialelor
Materialele compozite sunt primele materiale a căror dispunere structurală internă o concepe
omul, atât prin înlănţuirea lor moleculară, cât şi prin direcţii preferenţiale, conferindu-le în acest fel
rezistenţe favorabile, net superioare celor ale componentelor lor. (V. Teleabă 2008). Priorităţile de
cercetare din domeniul materialelor compozite sunt: reducerea consumului de energie pentru procesele
de obţinere, minimizarea impactului asupra mediului, asigurarea necesarului de materiale pentru o
populaţie în curs de dezvoltare. Obținerea materialelor compozite s-a impus pe baza a numeroase
considerente tehnice şi economice, între care amintim: necesitatea realizării unor materiale cu
proprietăţi deosebite, imposibil de atins de materialele tradiţionale, necesitatea creşterii siguranţei şi a
fiabilităţii în exploatare a diferitelor construcţii şi instalaţii, necesitatea reducerii consumurilor de
materiale deficitare, scumpe sau preţioase, posibilitatea reducerii consumurilor de manoperă şi a
reducerii duratelor tehnologice de fabricaţie. Datorită proprietăţilor specifice cât şi posibilităţilor de a
adapta aceste proprietăţi la condiţiile de exploatare, se constata ca utilizarea materialelor compozite are
o sferă a aplicaţiilor foarte largă, din schema următoare se constată că sunt prezente în toate domeniile
de activitate (fig. 2.2.)
.
Figura 2.2. Domenii de utilizare a materialelor compozite
7
3. STRUCTURA MATERIALELOR COMPOZITE
3.1. Alcătuirea materialelor compozite
Încercările de obţinere a unor noi materiale superperformante au condus la dezvoltarea unei
clase de produşi cunoscuţi sub denumirea de materiale compozite. (Lupescu 2004). Materialele
compozite sunt alcătuite în principal din: materialul de armare (armătura), matricea (masa de bază) și
adaosuri tehnologice. Clasificarea materialelor compozite în funcție de matricea structurală:
8
4. CICLUL DE VIAŢĂ AL MATERIALELOR
Ciclul de viaţă al materialelor compozite trebuie studiat sistematic pentru a se putea calcula
impactul pe care produsul final îl are asupra mediului. Metoda ştiinţifică general acceptată pentru
evaluarea impactului produsului final este analiza ciclului de viaţă (LCA - life cycle assessment). Se
utilizează separat cei doi termeni care indică cele două etape principale ale analizei: inventarierea
ciclului de viaţă şi respectiv, evaluarea ciclului de viaţă. Există şi alte denumiri alternative: analiza de
la leagăn la mormânt, eco-bilanţul, analiza fluxului material (Koncsag 2004).
Analiza ciclului de viaţă este o procedură de evaluare a produsului, sistemului sau activităţii ce
identifică şi descrie cantitativ energia şi materialele folosite şi, de asemenea deşeurile eliberate.
Evaluarea include întreaga durată de viaţă a produsului sau a activităţii încă din etapa de extragere şi
prelucrare a materialului brut, fabricare, transport, utilizare, reutilizare, reciclare sau depozitare la
depozitul de deşeuri.
Analiza ciclului de viaţă se face conform etapelor din figura următoare:
Figura 4.1. Obiectivul analizei ciclului de viaţă
Principiile dezvoltării durabile, adoptate în 2005 în cadrul strategiei Lisabona revizuite sunt:
energia curată, transportul sustenabil, producţia şi consumul sustenabile, sănătatea publică,
managementul îmbunătăţit al resurselor naturale,incluziunea socială, lupta împotriva sărăciei globale.
Materialul brut
Producerea
materiaului
Fabricarea produsului
finit
Faza de utilizare
Faza de post-utilizare
RECUPE RARE
REUTILIZARE
Figura 4.2. Ciclul de viata al materialelor
Manufacturare
Extractie si prelucrare
materie prima
Ambalare,
transport,
comercializareUtilizare, reutilizare,
mentenanta
Depozitare,
distrugere,
reciclare
Figura 4.3. Ciclul de viaţă al produsului
9
Conform acestor principii, orice produs ar trebui să fie fabricat, consumat şi transportat în mod
durabil, în scopul protejării mediului şi asigurării prosperităţii societăţii pe termen lung. Pentru a se
putea realiza acest lucru în mod ştiinţific s-a luat în considerare ciclul de viaţă al produsului, redat
schematic în Figura 4.2
În general, ciclul de viaţă al produsului cuprinde următoarele etape: extracţia şi prelucrarea
materiilor prime, manufacturarea sau fabricarea produsului, ambalarea, transportul şi comercializarea,
utilizarea, reutilizarea şi mentenanţa produsului, depozitarea ca deşeu, distrugerea la capătul vieţii sau
reciclarea.
5. DETERMINAREA AMPRENTEI DE CARBON ÎN CICLUL DE VIAȚA
AL MATERIALELOR DE CONSTRUCȚIE
Un produs achiziţionat dintr-un magazin produce emisii de gaze indirect din activitățile de
producere a energiei, transport, depozitare și împachetare a produsului, dar și emisii directe atunci când
acel produs folosește combustibili care prin ardere produc gaze cu efect de seră. Întreg ciclul de viaţă al
unui produs, de la fabricare până la înlăturare, ne permite să identificăm diferitele procese fizico-
chimice care se produc şi din care rezultă gazele cu efect de seră (Philander SG. 2008).
În prezentul studiu, calculul amprentei de carbon în funcţie de energia consumată s-a realizat cu
programul CES Edu-Pac. Programul conține o bază de date legată de caracteristicile diferitelor
materiale folosite în domenii precum construcții civile, design, inginerie aerospațială, bio-energie,
polimeri etc. Pe lângă aceste date, programul oferă posibilitatea întocmirii unui raport de mediu pe baza
materialelor componente ale produsului.
5.1. Analiza amprentei de carbon pe durata vieţii în cazul paletelor eoliene realizate din
material tradiţionale şi compozite
Această analiza se compune din cuantificarea şi compararea impactului produs asupra mediului
de principalele materiale de construcţie în ciclul de viaţă al acestora (din momentul fabricării acestor
materiale şi pană la post-utilizarea acestora).
Figura 5.1. Schema de evaluare a ciclului de viață
În acest scop, s-a optat pentru analiza a cinci tipuri de materiale utilizate la fabricarea unei pale
de rotor realizate din lemn, aluminiu, oţel, fibră de sticlă şi fibră de carbon.
10
Ciclul de viaţă al unui material poate fi reprezentat de următoarele etape: faza de producţie:
include utilizarea de materii prime (exploatarea resurselor) şi fabricarea/producerea produsului
respectiv (prelucrare resurselor); faza de utilizare : include utilizarea de energie, întreţinere şi curăţare;
faza de post-utilizare : include depozitarea, incinerarea, reciclarea deşeurilor.
Impactul asupra mediului nu este determinat doar de materialele alese, ci, de asemenea, şi de
funcţia de produs în sine. Relaţia dintre faza de producţie, faza de utilizare şi faza de post-utilizare este
destul de complicata. În general, durata de viaţă a unui produs (faza de utilizare) poate fi extinsă (aspect
pozitiv), de exemplu, prin aplicarea unui strat pe suprafaţă, cu rol protector. Datorită acestei acoperiri,
produsul nu poate fi uşor de reciclat rezultând un aspect negativ. Acest complex de interacţiune între un
produs şi mediul înconjurător este tratată într-o evaluare a ciclului de viaţă (Life Cicle Assesment)
(Heijungs et al, 1992).
Cele cinci tipuri de materiale utilizate în fabricarea paletelor de energie eoliană sunt: lemn,
aluminiu, oţel, fibră de carbon şi fibră de sticlă întărită cu răşină epoxidică. Evaluarea impactului s-
a realizat cu ajutorul programului de calculator CES EduPack care se bazează pe LCA olandez.
Analiza comparativă s-a bazat pe determinarea amprentei de carbon și a consumului de energie
pe fiecare etapă a ciclului de viață al materialelor (producerea materiilor prime necesare fabricării
paletei, fabricarea în sine a paletei, transportul, utilizarea și post-utilizarea paletei) pentru a se putea
stabili impactul a cinci tipuri de materiale: lemn, aluminiu, oțel, fibră de sticlă și fibră de carbon. Spre
exemplificare s-a ales un studiu de caz reprezentat de construcția paletelor eoliene ale unei turbine,
astfel dimensionate încât să se obțină o putere mecanică de 1 kW, la o viteză a vântului de 13,8 m/s.
Comparația s-a realizat în funcție de greutatea și dimensiunile unei palete eoliene, rezistențele
mecanice ale fiecărui material utilizat, preț de producție și durata de viață, evidențiindu-se avantajele și
dezavantajele utilizării fiecărui tip de material.
Pentru obținerea unei puteri de 1 kW, la o viteză a vântului de 13,8 m/s se consideră un
coeficient de putere Cp egal cu 0,2 iar lungimea paletei sau raza de baleiere (R) a turbinei eoliene va fi:
(2)
= 0,2
= 1 · 103 W
= 1,25 kg/m3
v = viteza vântului = 13,8 m/s
S= aria secțiunii transversale a rotorului
=
(3)
R =√
= 0,984 ≈ 1 m (4)
După ce s-a calculat lungimea paletei (R = 1 m) s-au dimensionat și celelalte componente
(lăţimea şi grosimea paletei). În tabelul următor se prezintă centralizat elementele geometrice ale unei
palete realizate din cele 5 tipuri de materiale, determinate cu ajutorul relaţiilor prezentate anterior:
Tabel 5.2. Tipuri de palete eoliene
Unitate de
măsură Lemn
Aluminiu
Oțel
Fibră de
sticlă Fibră de
carbon
Lungime (r) [mm] 1000 1000 1000 1000 1000 Lăţime (b) [mm] 150 150 150 150 150 Înălțime ( h ) [mm] 75 80 24 50 35
11
Unitate de
măsură Lemn
Aluminiu
Oțel
Fibră de
sticlă Fibră de
carbon
Distanța până la centrul de
greutate (z) [mm] 37,5 40 12 25 17,5
Densitatea aerului (ρaer) [kg/m3] 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25
Viteza vântului (v) [m/s] 13 13 13 13 13 Forţa vântului (f) [N] 15843,75 15843,75 15843,75 15843,75 15843,75 Încărcarea uniform
distribuită (q) [N/mm] 15,84375 15,84375 15,84375 15,84375 15,84375
Moment de inerție (M) [Nmm] 7921875 7921875 7921875 7921875 7921875 Moment de dimensionare
(Iy) [mm
2] 5273437,5 6400000 172800 1562500 535937,5
Rezistența la rupere
calculată (σr) [N/mm
2] 56,34 49,51 550,13 126,75 258,67
Rezistența la rupere
standard (σ) [N/mm
2] 61 50 590 138 276
Densitate material (ρ) [kg/m3] 480 1030 7600 1800 1700
Accelerația gravitațională (g) [m/s2] 9,80665 9,80665 9,80665 9,80665 9,80665
Greutatea specifică (γ) [N/m3] 4707,19 10100,85 74530,54 17651,97 16671,31
Volumul [W] [mm3] 11250000 12000000 3600000 7500000 5250000
Greutatea [N] 52,96 121,21 268,39 132,39 87,53
Masa [kg] 5,4 12,36 27,36 13,5 8,925
Preț/kg [Ron/kg] 4,45 31,9 7,66 16,3 70,4
Preț total [Ron] 24,03 394,284 209,5776 220,05 628,32
Figura 5.3. Greutatea paletelor eoliene din diferite tipuri
de materiale
Figura 5.4.Comparație între paletele eoliene în
funcție de preț/kg de material
Conform condiţiilor de rezistenţă şi cunoscând densitatea materialului s-au putut calcula
greutatea si preţul fiecărei palete eoliene şi se observă următoarele:
cea mai ieftină și cea mai uşoară paletă eoliană este cea din lemn, ea având o greutate de aprox.
cinci ori mai mică comparativ cu paleta realizată din oțel și un preț de aprox. douăzeci și șase de
ori mai mic comparativ cu paleta realizată din fibră de carbon;
paleta eoliană din fibră de sticlă are un preț aproximativ egal cu paleta eoliană din oțel, deși are
aprox. jumătate din greutatea sa;
paleta eoliană din oțel este de aprox. trei ori mai grea decât cea din fibră de carbon, dar are un
preț de aprox. trei ori mai mic comparativ cu aceeași paletă;
paleta eoliană din lemn are un preț de aprox. șaisprezece ori mai mic comparativ cu paleta din
aluminiu, de aprox. nouă ori mai mic comparativ cu paletele din oțel și fibră de sticlă și de aprox.
douăzeci și șase de ori mai mic comparativ cu paleta eoliană fabricată din fibră de carbon;
paletele eoliene din aluminiu și fibră de sticlă au greutăți aproximativ egale, dar prețul celei
fabricate din aluminiu este de aproximativ dublu față de paleta realizată din fibră de sticlă.
12
În urma utilizării programului de mediu CES Edu Pack 2010 s-au stabilit caracteristici privind
determinarea amprentei de carbon în funcţie de consumul de energie pe fiecare etapă a ciclului de viață
(producerea materialelor, fabricarea materialelor, transportul produsului, utilizarea produsului și post-
utilizarea materialelor). Durata de funcționare se consideră a fi egală pentru toate tipurile de palete și
anume douăzeci și cinci ani.
5.2. Concluzii
Prin intermediul metodologiei şi activităţilor implementate în acest studiu de caz se va oferi
posibilitatea evaluării ciclului de viață al unor materiale compozite, în conformitate cu obiectivele de
sustenabilitate și de protecția mediului.
În următorul tabel se găsesc valorile totale, pe întreaga durată de viață a paletelor eoliene.
Tabel 5.10. Energia consumată și CO2 degajat pe întreaga durată de viață a paletelor eoliene
Componentă Preț Masă totală (kg) Energie
(MJ)
CO2
(kg)
Paletă eoliană din lemn 24,03 5,4 45,413 2,76
Paletă eoliană din aluminiu 394,284 12,36 3710,636 247,20
Paletă eoliană din oțel 209,5776 27,36 3316,05 227,02
Paletă eoliană din fibră de sticlă 220,05 13,5 1568,78 109,98
Paletă eoliană din fibră de carbon 628,32 8,925 2464,73 156,55
Figura 5.9. Energia consumată și CO2 degajat pe întreaga durată de viață a paletelor eoliene
În urma analizei,se constată următoarele:
Cele mai mici valori privind costul, masa totala, consumul de energie şi CO2 degajat pe întreaga
durată de viaţă sunt la paleta eoliana din lemn, dar lemnul ridica cele mai mari probleme privind
întreţinere şi utilizarea.
Cele mai mari valori privind emisiile de CO2 şi energie consumată pe întreaga durată a vieţii sunt
pentru paleta eoliana din aluminiu, cu 20% mai mari ca in cazul paletei eoliene din oţel, de
aproximativ optzeci ori mai mari comparativ cu lemnul, de 2 ori mai mari comparativ cu fibra de
sticlă şi de 1,5 ori mai mari comparativ cu fibra de carbon.
Cea mai nejustificată alegere pentru realizarea paletei eoliene din punct de vedere a greutăţii este
oţelul, al emisiilor rezultate pe întreaga durata de viaţă sunt aluminiu sau oţelul, iar cel mai mare
preţ fibra de carbon.
Paletele eoliene din aluminiu și fibră de sticlă au greutăți aproximativ egale, dar prețul, emisiile
de CO2 şi energia consumata pe întreaga durată de viaţă a paletei fabricate din aluminiu sunt
aproximativ duble față de paleta realizată din fibră de sticlă.
Materialul optim din punct de vedere al duratei de viaţă, al preţului de fabricaţie, al emisiilor de
CO2 şi al consumului de energie pe întreaga durata a vieţii este considerat a fi fibra de sticlă.
13
6. EVALUAREA IMPACTULUI MATERIALELOR DE CONSTRUCȚII
ASUPRA MEDIULUI
6.1. Analiza parametrică a impactului generat de fiecare tip de material
Spre exemplificare s-a propus un studiu reprezentat de construcția de grinzi cu lungimi de 4, 5,
6, 7, 8, 9 şi 10 metri astfel dimensionate încât să reziste încărcărilor de 10 N/mm, 15 N/mm, 20 N/mm,
25 N/mm şi 30 N/mm. Materialele utilizate pentru construcţia grinzilor sunt: lemn, aluminiu, oțel, fibră
de sticlă, fibră de carbon şi beton. Analiza parametrică s-a realizat în funcție de greutatea și
dimensiunile grinzii, rezistențele mecanice, condiţii de deformabilitate şi săgeată ale materialului, preț
de producție, emisiile de CO2 în funcţie de energia consumată pe durata vieții evidențiindu-se
avantajele și dezavantajele utilizării fiecărui tip de material. Acest studiu prezintă rezultatul analizei
d.p.d.v. al greutăţii, preţului, energiei consumate şi al amprentei de carbon pentru a se putea stabili
impactul generat de fiecare tip de material. Pentru a se determinat consumul de energie si amprenta de
carbon a grinzilor fabricate din materialele menţionate anterior s-a utilizat programul de calcul CES
EduPACK. În funcţie de eco-auditul realizat de acest program s-au putut stabili impactul asupra
mediului în fiecare etapa din viaţa fiecărui material.
6.1.1. Determinarea amprentei de carbon pe baza consumului de energie pentru fiecare etapă
din ciclul de viaţă al unei grinzi
Pentru realizarea grinzilor s-a avut in vedere următoarele caracteristici:
în cazul utilizării lemnului s-a ales grinzi dreptunghiulare realizate din lemn de brad;
în cazul grinzilor din aluminiu s-a utilizat aluminiu simplu, netratat.
în cazul utilizării oţelului s-au ales profilele prefabricate I şi U;
în cazul fibrei de sticlă şi al fibrei de carbon s-au utilizat răşini epoxidice
în cazul grinzii din beton s-au calculat greutatea, emisiile, energia consumată a betonului simplu
(nearmat)
betonul utilizat este din clasa C 25/30.
s-au ales dimensiuni mai mici de 10 metri pentru a se putea respecta condiţiile de transport
Pană la lungimea de 9 metri cea mai mică greutate o au grinzile din lemn, peste 9 metri grinzile
din oţel profil U au greutatea cea mai mică. Pentru dimensionare grinzii din oţel s-au utilizat profile I şi
U, grinzile realizate din profile I au greutăţi aproximativ egale cu grinzile realizate din fibră de carbon.
Cele mai mari greutăţi sunt în cazul grinzilor de fibră de sticlă şi beton. Cele mai mici preţuri de
realizare sunt pt grinzile din beton, ele având de asemenea şi cele mai mici emisii de CO2, şi cele mai
mici consumuri de energie pe durata întregii vieţi. Cele mai mari preţuri de realizare sunt în cazul
grinzii din fibră de carbon, de aceea nu se recomandă utilizarea nejustificată a carboului.
Deşi au cele mai mici greutăţi, dimensiunile (înalţimea şi lătimea) grinzilor din lemn sunt cele
mai mari. Deşi are o rezistenţă ridicată, fibra de sticlă este mult mai elastica comparativ cu oţelul şi
betonul, iar pt a se putea respecta condiţia de sageată se aleg înalţimi şi lătimi mult mai mari ceea ce
duce la un consum mult mai mare de material. În cazul utilizării profilelor U pt realizarea grinzilor din
oţel se constată că acestea au costuri mai mici comparativ cu grinzile realizate din lemn. Deşi au
dimensiuni aproximativ egale grinzile din fibră de sticlă au greutati mai mari, dar preţuri mai mici
comparativ cu grinzile realizate din aluminiu. Deşi au dimensiuni şi greutati mult mai mici grinzile din
fibră de carbon au costuri de productie, emisii de CO2 şi energie consumată mai mari comparativ cu
grinzile din fibră de sticlă. Grinzile din aluminiu, oţel, fibră de sticlă, fibră de carbon şi beton sunt
incombustibile, nu putrezesc , sunt insensibile la acţiunea insectelor şi au o calitate uniformă.
6.1.2. Concluzii generale
Pentru lungimi de 4 şi 5 metri materialele recomandate pentru producerea grinzilor sunt lemnul
şi betonul pentru că au cele mai mici costuri de producţie, cele mai mici emisii de CO2, cele mai mici
consumuri de energie. Pentru lungimi mai mari de 8 metri materialul recomandat pentru producerea
14
grinzilor este oţelul pentru ca are cele mai mici dimensiuni, cele mai mici costuri şi cele mai mici
greutăţi.
6.2. Analiza multicriteriala a impactului generat de fiecare tip de material
Analiza multicriterială abordează o gamă largă de impacturi ale proiectului, răspunzând direct
factorilor de decizie și este deschisă evaluărilor alternative ale ponderilor aferente diverselor impacturi.
Analiza multicriterială reprezintă o abordare structurată utilizată pentru a determina preferințele
generale dintre mai multe opțiuni alternative identificate, opțiuni care conduc la îndeplinirea unor
obiective, cu respectarea principiilor care stau la baza opțiunilor analizate.
Analiza opțiunilor identificate ca fiabile, pentru analiza impactului fiecărui tip de material,
trebuie sa țină cont de următoarele seturi de criterii: tehnice, economice, de mediu și sociale. Pentru
analiza multicriterială a impactului materialelor compozite, se propune metoda însumării ponderilor.
Metoda, cunoscută și sub numele de modele liniare cumulative, este o metodă foarte utilizată în cazul
deciziilor multicriteriale. De remarcat este că procesul de standardizare și acordare a ponderilelor
pentru fiecare criteriu, implică un grad ridicat de subiectivism. De aceea apare necesitatea explicării
punctelor forte și a punctelor slabe în cazul fiecărui material.
Criteriile tehnice, de mediu și de cost sunt criterii calitative, opțiunile care sunt preferate altora
primesc un punctaj mai mare pe scara nivelului de preferință, iar opțiunile mai puțin preferate primesc
un punctaj mai mic. Criteriile economice sunt criterii cantitative, bazate pe costuri de fabricare,
respectiv exploatare. Opțiunea cu cel mai mic cost de exploatare sau exploatare, primește punctaj
maxim (5), celelalte opțiuni primind punctaj funcție de aceasta. Pentru evaluarea ponderilor s-a folosit
estimarea directă a importanței relative prin atribuirea directă a unei valori fixe fiecărui criteriu. S-a
optat pentru o valoare egala pe cele patru categorii de criterii adică 25 puncte distribuite egal pentru
fiecare alternativa a criteriului.
Pe baza acestor criterii, și pe baza opțiunilor identificate pentru alegerea materialului se poate
realiza matricea de decizie, pe baza cărei se va determina opțiunea recomandată ca fiind cea mai bună
opțiune practicabilă pentru alegerea materialului, opțiunea cu cel mai mare punctaj.
Tabel 6.11. Matricea de performanță
Criterii Lemn Aluminiu Otel Beton Fibra de
sticla
Fibra de
carbon
Criterii tehnice
Densitate (kg/m3) 390 – 480 970 – 1030 7450- 7600 2200-2600 1500 – 1800 1400 - 1700
Limită de curgere
(MPa) 36.3 - 44.3 25 – 30 370 – 460 1 - 1.2 110 - 193 221 - 276
Rezistența de
rupere la tracțiune
(MPa)
61.8 - 75.5 50 - 70 590 - 720 1.1 – 1.3 138 - 241 276 - 345
Rezistența la
compresiune (MPa) 37.9 - 46.3 25 - 30 370 – 460 13.3 - 30 138 - 207 207 - 276
Rezistența la
încovoiere (MPa) 66.4 - 81.2 30 - 36 370 - 460 1.7- 2.4 345 - 483 517 - 655
Criterii economice
Costul de fabricare
(lei/kg) 1.41 22.72 3 0.25 6.1 50.4
Costul de
mentenanţă
(lei/mp)
Ignifugare =
12lei/mp
Lăcuire = 15
lei/mp
0 Vopsire= 6
lei/mp
Varuie= 6
lei/mp 0 0
Criterii de mediu
Energie folosită,
producție primară 7.2 - 7.96 290 – 310 77.2 – 85. 3 5.4 - 6 107 - 118 259 - 286
15
Criterii Lemn Aluminiu Otel Beton Fibra de
sticla
Fibra de
carbon
(MJ/kg)
Amprenta de CO2, producție
primară(kg/kg)
0.427 -
0.472 19 – 21 4.85 – 5.36 0.906 - 1 7.46 – 8.25 14.8 – 18.1
Tratamente aplicate
materialului
- ignifugarea
- hidro-
fugarea,
tratarea
lemnului cu
fungicide şi
insecticide,
aseptizarea
Anodizarea
şi vopsirea
în câmp
electrostatic
Protecţie
anticoroziva
Nu necesită
tratamente
speciale
Nu necesită
tratamente
speciale
Criterii sociale
Comportarea la foc Foarte
inflamabil Inflamabil Inflamabil
constituie o
excelentă
barieră
împotriva
focului.
Uşor
inflamabil
Auto-
stingere
Comportarea la
umezeala
Degradează
lemnul Coroziune Coroziune Nu e afectat Nu e afectat Nu e afectat
Durata de viaţă 50 100 100 80 150 150
6.2.1. Concluzii privind matricea de performanţă
Identificarea celor mai bune opțiuni de mediu practicabile, este o metodologie strategică, care a
fost dezvoltată pentru identificarea opțiunii optime pentru alegerea materialului. Această metodologie
pe baza analizei multicriteriale furnizează o aplicare completă și flexibilă ce poate fi utilizata în cadrul
dimensionării oricărui element. Deşi nu a obţinut la nici un criteriu punctajul maxim, cel mai mare
punctaj l-a obţinut otelul fiind urmat de beton (a obţinut cel mai bun punctaj la criteriile economice, de
mediu şi sociale). Cel mai slab punctaj l-a avut aluminiul fiind defavorizat de criteriile economice şi de
mediu. Fibrele de sticlă şi carbon au însumat acelaşi punctaj, fibră de sticlă fiind mai performanta din
punct de vedere al conditiilor economice şi de mediu, iar fibra de carbon având cele mai bune
caracteristici d.p.d.v. tehnic.
Figura 6.1. Concluzii privind totalul criteriilor
6.3. Inventarierea formelor de impact generat de tipul materialului utilizat pe perioadă
fabricării şi punerii în operă
În următorul tabel s-a evidenţiat impactul pentru factorii de mediu: apa, aer, sol, biodiversitate
şi factorul uman în etapele de fabricare şi punere în operă pentru lemn, aluminiu, oţel, fibră de sticlă,
fibră de carbon şi beton.
16
Material FACTOR DE MEDIU APA
Fabricare Punere în operă
Lemn - PTS: creșterea turbidității, reducerea procesului de
fotosinteză algală, reducerea cantității de oxigen
din apă
- PTS: creșterea turbidității, reducerea procesului de
fotosinteză algală, reducerea cantității de oxigen din
apă
Aluminiu - metale grele (Cu, Mg, Mn) și PTS, SO2, NO2 –
acumulare în organisme vii, producând mutații,
boli ale sângelui
-
Oțel - metale grele (Cu, Mg, Mn) și PTS, SO2, NO2 –
acumulare în organisme vii, producând mutații,
boli ale sângelui
-
Fibră de
sticlă - stiren (folosit în procesul de fabricație): otrăvitor
pentru ihtiofaună
-
Beton - PTS: creșterea turbidității, reducerea procesului de
fotosinteză algală, reducerea oxigenului din apă
- PTS: creșterea turbidității, reducerea procesului de
fotosinteză algală, reducerea oxigenului din apă
Material FACTOR DE MEDIU AER
Fabricare Punere în operă
Lemn - PTS (antrenare eoliană), NO2, SO2, CO, COVNM
(circulația mijloacelor de transport și activitatea
utilajelor): amplificarea efectului de seră, apariția
ploilor acide
- PTS (antrenare eoliană), NO2, SO2, CO, COVNM
(circulația mijloacelor de transport și activitatea
utilajelor): amplificarea efectului de seră, apariția
ploilor acide
Aluminiu - metale grele (Cu, Mg, Mn) și PTS, SO2, NO2:
amplificarea efectului de seră, apariția ploilor acide
- NO2, SO2, CO, COVNM (circulația mijloacelor de
transport și activitatea utilajelor): amplificarea
efectului de seră, apariția ploilor acide
- Emisii de ozon, oxid de fier
Oțel - metale grele (Cr, Cu, Pb, Ni, Mo) și PTS, SO2,
NO2: amplificarea efectului de seră, apariția ploilor
acide
- NO2, SO2, CO, COVNM (circulația mijloacelor de
transport și activitatea utilajelor): amplificarea
efectului de seră, apariția ploilor acide
- Emisii de ozon, oxid de fier
Fibră de
carbon - HCN, NH3, CO, NOX și COV: efect de seră - NO2, SO2, CO, COVNM (circulația mijloacelor de
transport și activitatea utilajelor): amplificarea
efectului de seră, apariția ploilor acide
Fibră de
sticlă - stiren (folosit în procesul de fabricație) și COV:
poluare atmosferică
- NO2, SO2, CO, COVNM (circulația mijloacelor de
transport și activitatea utilajelor): amplificarea
efectului de seră, apariția ploilor acide
Beton - PTS (antrenare eoliană din depozitele de agregate):
amplificarea efectului de seră, apariția ploilor acide
- PTS (antrenare eoliană), NO2, SO2, CO, COVNM
(circulația mijloacelor de transport și activitatea
utilajelor): amplificarea efectului de seră, apariția
ploilor acide
Material FACTOR DE MEDIU SOL
Fabricare Punere în operă
Lemn - PTS - PTS
Aluminiu - SO2, NO2: scăderea capacității productive a solului
și acidifierea solului
- ozon: influenţează negativ procesul de fixare
biologică a azotului. Procesul de fixare a azotului este
un proces fundamentale pentru ciclurile fundamentale
din sol (de carbon şi energie şi de azot), inclusiv
pentru formarea şi menţinerea unei materii organice
de calitate în sol.
Oțel - SO2, NO2: scăderea capacității productive a solului
și acidifierea solului
- ozon: influenţează negativ procesul de fixare
biologică a azotului. Procesul de fixare a azotului este
un proces fundamentale pentru ciclurile fundamentale
din sol (de carbon şi energie şi de azot), inclusiv
pentru formarea şi menţinerea unei materii organice
de calitate în sol.
Fibră de
carbon - HCN, NH3, CO, NOX: modificarea calității solului -
Fibră de
sticlă - stiren (folosit în procesul de fabricație): modifică
calitatea solului
- stiren (folosit în procesul de fabricație): modifică
calitatea solului
Beton - PTS: influenţează negativ calitatea solului, prin
modificarea pH-ului
- PTS: influenţează negativ calitatea solului, prin
modificarea pH-ului
17
7. CONCLUZII
Problema creșterii concentrațiilor gazelor cu efecte de seră ca urmare a intensificării activităților
umane şi efectele pe care aceste gaze le au asupra comportamentului general al climei preocupă din ce
în ce mai mult lumea științifică, dar și factorii de decizie, îngrijorați de consecințele nefavorabile pe
care acumularea acestor gaze o au asupra vieții, în general. Ca urmare teza tratează un subiect actual și
de mare importanță pentru stabilitatea planetei, subiect dezvoltat sub conceptul amprentei de carbon.
Gazele cu efect de seră produc topirea calotelor glaciare care influențează nivelul mărilor și oceanelor.
Gazele cu efect de seră, rezultate în urma activităților industriale sunt vinovate pentru creșterea în
intensitate și frecvență a fenomenelor meteorologice extreme precum tornadele, valurile de căldură,
inundații etc. Toate aceste schimbări climatice, care au tendinţa de creştere ca număr dar şi ca
intensitate, influențează în mod negativ flora și fauna care trebuie să se adapteze rapid la noile
provocări pentru a putea supraviețui.
Efectele gazelor cu efect de seră sunt calculate folosind conceptul amprentei de carbon, care
conform definiției, reprezintă cantitatea de gaze cu efect de seră, exprimată în dioxid de carbon
echivalent, emise în atmosferă de un individ, organizație, proces sau eveniment, în cadrul unei limite
specificate. Teza de doctorat abordează problemele legate de impactul materialelor compozite utilizate
în construcţii asupra mediului axându-se pe determinarea amprentei de carbon a acestor materiale, pe
întreeaga perioadă de existenţă a acestora. În acest context, în cadrul tezei sunt prezentate programe de
calcul utilizate în determinarea amprentei de carbon pe baza consumului de energie necesar producerii
materiilor prime dar şi produselor finite, în toate etapele ciclului de viaţă ale unui material compozit.
Impactul generat de utilizarea acestor tipuri de materiale este semnificativ, atât în perioada de
producere a materiilor prime care formeaza materialele compozite cât şi în perioada de utilizarea a
acestora în cadrul unor produse finite. Ameliorarea impactului astfel produs este o problema de
actualitate şi se poate realiza doar prin luarea de măsuri corecte determinate pe baza unei analize
complexe de impact asupra mediului. În aceste condiţii, evaluarea impactului trebuie să asigure toate
informaţiile necesare stabilirii celor mai bune soluţii tehnice, economice şi de mediu atât in perioada de
producere, cât şi în cele de exploatare si post-utilizare a materialelor compozite.
Măsurile de minimizare a impactului negativ al utilizarii materialelor compozite sunt inca într-o
fază de dezvoltare, determinată de numărul mare de parametri care influenţează procesele de fabricare a
materiilor prime si a aproduselor finite compozite. Alegerea soluţiilor de minimizare a impactului
negativ nu este o operaţie simplă, ea cuprinzând mai multe etape de analiza.
Prezentarea în teza de doctorat a metodelor de calcul pentru determinarea amprentei de carbon a
răspuns următoarelor deziderate:
prezentarea conceptelor teoretice, a ipotezelor de lucru cu fundamentarea teoretică a acestora în
vederea elaborării soluţiilor tehnice optime de construcţie a unor elemente cum ar fi palele
turbinelor eoliene sau grinzile de rezistenţă.
prezentarea modelelor care permit determinarea caracteristicilor geometrice si de rezistenta ale
unor tipuri de elemente de constructii – pala pentru o turbina eoliana, respectiv o grinda –
fabricate din materiale compozite sau clasice.
prezentarea metodelor analitice de calcul a amprentei de carbon, caracteristica unor tipuri diferite
de materiale compozite.
În lucrare, abordarea calculelor analitice s-a facut prin prezentarea ecuatiilor de baza si a
metodelor de solutionare a acestora. Calculele amprentei de carbon funcţie de consumul de energie au
fost realizate cu ajutorul programului CES EduPack, elaborat de catre Universitatea Cambridge, Marea
Britanie.
Teza de doctorat conţine două studii de caz, care prezintă determinarea amprentei de carbon
pentru materiale de construcţie compozite şi traditionale. Cele doua studii de caz prezentate abordează:
18
Dimensionarea din punct de vedere structural a unei pale de turbina eoliana, realizata din: lemn,
aluminiu, otel, fibra de sticla si fibra de carbon.
Dimensionarea din punct de vedere structural a unei grinzi de rezistentă, realizată din: lemn,
aluminiu, oţel, fibră de carbon, fibră de sticlă şi beton.
Determinarea amprentei de carbon pe fiecare tip de material, aferent celor doua tipuri de
elemente structurale.
7.1. Elemente originale ale tezei
Analiza detaliata a structurii materialelor compozite: fibra de sticlă şi fibra de carbon.
Sinteza informaţiilor existente în literatura de specialitate privind tipurile de materiale compozite
şi proprietăţile fizico-mecanice ale acestora.
Analiza detaliată a ciclului de viata al materialelor compozite si al celor traditionale.
Efectuarea a două studii de caz care au permis evidentierea principalelor avantaje si dezavantaje
ale utilizării materialelor compozite şi tradiţionale atât din punct de vedere constructiv cât şi din
punct de vedere al impactului asupra mediului.
Determinarea amprentei de carbon a unui set de materiale analizate, atât tradiţionale cât şi
compozite, cu ajutorul unui program performant, utilizat in mod curent pe plan international.
Estimarea amprentei de carbon din fiecare etapă a ciclului de viaţă al materialelor, a dus la
identificarea etapei de fabricare a lor ca fiind etapa care produce cele mai multe gaze cu efect de
seră.
Realizarea unei analize multicriteriale între principalele materiale de construcţii compozite şi
tradiţionale pentru determinarea celui mai bun material care poate fi utilizat în construcţii. Pe
baza acestei analize s-a elaborat o matrice de impact, multicriterială, care a permis identificarea
celui mai performat material care poate fi utilizat în construcţii.
Inventarierea substanţelor chimice toxice care intervin în procesele de fabricaţie şi punere în
operă în cazul lemnului, aluminiului, otelului, fibrei de sticlă, fibrei de carbon şi betonului.
Evidentierea principalelor forme de impact ale utilizarii materialelor compozite in constructii
asupra factorilor de mediu: apă, aer, sol, biodiversitate şi factorul uman.
7.2. Direcţii de cercetare pentru viitor
Domeniul în care a fost elaborată lucrarea de doctorat este mai puţin cunoscut astfel încât oferă
multiple posibilităţi de cercetare ulterioare.
Direcţiile de cercetare pentru viitor legate de evaluarea impactului asupra mediului a
materialelor compozite pentru constructii se pot grupa astfel:
Analiza efectelor pe termen lung asupra factorului uman a utilizarii materialelor compozite in
constructii.
Analiza soluţiilor de reducere sau eliminare a impactului negativ asupra mediului in perioada de
fabricare a materiilor prime necesare materialelor compozite, în vederea creşterii performanţelor
acestora, inclusiv prin analiza tehnologiilor de producţie.
Elaborarea unor tehnici şi metode alternative, economice de fabricare a materialelor compozite.
Întocmirea unei metodologii de valorificare/reutilizare şi eliminare a materialelor compozite ce
au fost utilizate în construcţii.
19
BIBLIOGRAFIE SELECTIVA
1. Abrate, S., Impact on Composite Structures , Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
2. Agence de l'Environnemente et de la Maitrise de l'Energie. Emissions factor guide v6.1: Bilan Carbon;
2010.
3. Alămoreanu, E., Negruţ, C., Jiga, G., Calculul structurilor din materiale compozite, U.P.B, 1993
4. Oxford, UK. ISBN-13: 978-1-85617-895-2, North American Edition: ISBN-13: 978-1-85617-743-6
5. Ashby, M.F. (2009) Materials and the Environment: Eco-informed Material Choice, Butterworth-
Heinemann, Oxford, UK. ISBN 978-1-85617-608-8
6. Ashby, M.F. and Jones, D.R.H. (2005) Engineering Materials 1: An
7. Association scientifique et technique pour l'eau et l'environnment. Guide methodologique d'evaluation
des emissionions de Gaz a Effet de Serre de services de l'eau et de l'assainissement. Paris: Association
scientifique et technique pour l'eau et l'environnment; 2009.
8. Barbero, E.J. Introduction to composite materials design. Taylor & Francis, Ann Arbor, MI, 1998.
9. Bica, I. – Groundwater and seepage – Lecture notes, Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2000.
10. Bica, I., Dimache, Al., Iancu, I. – Concerning the Remediation Potential of Contaminated Soils and
Aquifers, Simpozionul Mediu și Industria, Bucureşti, 2007.
11. Bica, I., Dimache, Al., Iancu, I. – Evaluarea riscului de mediu pentru batalurile de gudroane acide si
haldele de slam de alumina aparţinând S.C. ROMPETROL S.A. BUCUREŞTI - Punct de lucru
Rafinăria Vega Ploieşti, Contract U.T.C.B., 2006.
12. Bica, I., Petrescu, V., Iancu, I. – Reconstrucţia ecologică a acviferelor cu nivel liber, A patra conferinţă a
hidroenergeticienilor din România, Dorin Pavel, Bucureşti, 2006.
13. Bueren Ev, Bohemen Hv, Itard L, Visscher H, editors. Sustainable Urban Environments. 1st ed. Delft:
Springer; 2012.
14. Burroughs WJ. Climate change a multidisciplinary Approach. 2nd ed. New York: Cambridge University
Press; 2007.
15. Buzdugan, Gh., Rezistenţa materialelor, Editura Academiei, Bucureşti, 1987
16. Callister, W.D. (2010) Materials Science and Engineering: An Introduction, 8th edition, John Wiley &
Sons, New York, USA. ISBN 978-0-470-41997-7
17. Callister, W.D. and Rethwisch, D.G. (2007) Fundamentals of Materials Science and Engineering: An
Integrated Approach, 3rd edition, John Wiley & Sons, New York, USA. ISBN-13: 978-0470125373
18. Chou, Tsu-Wei, Ko, F.K. Textile structural composites. Composites materials series, 3. Elsevier
Amsterdam 1989.
19. Constantinescu, I.N., Picu, C., Hadăr, A., Gheorghiu, H., Rezistenţa materialelor pentru ingineria
mecanică, Editura BREN, Bucureşti, 2006
20. Fleckenstein, H., Wirtschaftlichkeitsbetrachtung fuer ein Standardprodukt aus
21. Fritz H.G., Seidenstücker T., Bölz U., Juza M., Production of Thermo-Bioplastics and Fibres based
mainly on Biological Materials, European Commision report EUR 16102 EN, 1994.
22. Fuglestvedt , I.S.A. Isaksen , W.C. Wang. Direct and indirect global warming potentials of source gases.
, Norwegian State Pollution Control Authority; 1994.
23. Goedkoop M.J., Manual Simapro 3,Pré Consultants; Amersfoort, 1995.
24. Goedkoop M.J.,The Eco-indicator 95,NOH report 9523; Pré Consultants; Amersfoort (NL), 1996.
25. Hadăr, A., Probleme locale la materiale compozite, Teză de doctorat, U.P.B., 1997
26. III IWG. IPCC Special Report Emissions Scenarios. Intergovernmental Panel On Climate Change; 200.
27. Jose Maria Baldasano Recio , Pedro Jimenez Guerrero , Maria Goncalves Ageitos, Rene Parra Narvaez.
Estimate of energy consumption and CO2 emission associated with the production,use and final disposal
of PVC,HDPE,PP,ductile iron and concrete pipes. Barcelona: Environmental Modelling Laboratory;
2004.
28. Koncsag Claudia, Materiale compozite in domeniul dezvoltarii durabile, Universitatea Ovidius
Constanta 2010
29. Kortekaas, S., Augustijn, M. and Nigten, A. ‘Preliminary investigation of flax, LMO, Utrecht, 1991.
30. Lee S.M., Jonas T., Disalvo G., The beneficial energy and environmental impact of composite
materials- an unexpected bonus, SAMPE Journal, vol. 27, No. 2, 1991.
31. Lupescu Mihai Bogdan : Fibre de armare pentru materiale compozite , Editura: TEHNICA ( 2004 ),
ISBN: 973-31-2212-2, Oraş: Bucuresti
32. Marissen R., Some Environmental Aspects of the application of FRPs in Structures, Delft University of
Technology, 1993, Delft.
20
33. National Environmental Protection Agency. Romania's Greenhouse Gas Inventory Bucharest: National
Environmental Protection Agency; 2010.
34. Nations U. Kyoto Protocol To The United Nations Framework Convetion On Climate Change. ; 1998.
35. NE-012-1:2007 Cod de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat și beton
precomprimat; 2007.
36. Nicolae O. – Analiza multicriterială a impactului materialelor compozite, Referat de doctorat, UTCB,
Bucuresti 2012
37. Nicolae O. - Ciclul de viata al materialelor compozite, Referat de doctorat, UTCB, Bucuresti 2012
38. Nicolae O. - Studiu comparativ între materialele compozite și materialele tradiționale utilizate în
construcții, Referat de doctorat, UTCB, Bucuresti 2012
39. Nicolae O. Analiza multicriterială a impactului asupra mediului in cazul utilizării materialelor
tradiţionale şi compozite. Buletin stiinţific 2013
40. Nicolae O., Dimache A., Iancu I., Bica I., Enivironmental impact comparative analysis between
composite and traditional materials – YRSB 13 Praga
41. Olsson, R. (1992) ,,Impact response of orthotropic composite plates predicted from a one-parameter
differential equation”, AIAA Journal, Vol.30.
42. Oneţ, T. (1994). ,,Durabilitatea betonului armat,” Ed. Tehnică Bucureşti.
43. Oprişan, G., Ţăranu, N., Isopescu, D., Saftiuc, C. (2000). ,,Consolidarea stâlpilor din beton armat
folosind materiale compozite cu matrice polimerice,” Conferinţa Tehnico-Ştiinţifică Jubiliară,
Tehnologii moderne în construcţii.
44. Pavel, R., Contribuţii privind implementarea materialelor compozite în construcţia de maşini, Teză de
doctorat, Bucureşti, 1999
45. Philander SG. Encyclopedia of Global Warming and Climate Change London: Sage Publications; 2008.
46. Programme UND. Human Development Report 2007/2008 Fighting climate change. New York: United
Nation Development Programme; 2007.
47. Secu, Al. (1997). ,,Structures en Materiaux Composites”, Ed. Document, Iaşi.
48. Secu, Al., Isopescu, D., Ţăranu, N. (1996). ,,Proiectarea elementelor de construcţii alcătuite din lamele
compozite cu matrice polimerică şi armături din fibre -Studii de caz şi principii de proiectare.” Contract
U.T. Iaşi -M.C.T. Bucureşti, nr.696 / A1.
49. Secu, Al., Isopescu, D., Ţăranu, N. (1997). ,,Metodologie modernă pentru determinarea caracteristicilor
necesare proiectării materialelor compozite cu matrice polimerică.” Materiale de construcţii nr.3.
50. Secu, Al., Roşca, V., Ţăranu, N., Isopescu, D., Boazu, R., Groll, L. (1998). ,,Optimizarea elementelor şi
structurilor din materiale compozite armate cu fibre.
51. Shackelford, J.F. (2009) Introduction to Materials Science for Engineers, 7th edition, Pearson Prentice
Hall, Upper Saddle River, NJ, USA. ISBN 0-13-601260-4
52. Strategia Naţionala a României privind Schimbările Climatice Bucureşti: Ministerul Mediului şi
Gospodăriri Apei; 2005.
53. Teleabă V., Tehnologie ecologică pentru obţinerea de materiale compozite avansate pentru aviatie,
Bucuresti
54. Tempelman E., Design for Sustainability: the Advent of Hybrid Materials, Delft University of
Technology, 1994, Delft.
55. Tsai, S. W., Hahn, H. T., Introduction to Composite Materials, Westport, 1980
56. Ţăranu, N., Decher D., Secu Al., Isopescu, D., Entuc, I., (2001) ,,Modern building elements made of
glass-reinforced polyesters.” Proceedings of the International Conference on Composites in Materials
and Structural Engineering “CMSE/1”. Prague.
57. Ţăranu, N., Secu Al., Decher, E., Isopescu, D., Structuri din materiale compozite şi asociate, Ed.
Universităţii Tehnice « Gh. Asachi », Iaşi, 1992.
58. Ushakov, A., Stewart, A., Mishulin, I., Pankov, A., Probabilistic Design of Damage Tolerant Composite
Aircraft Structures, DOT/FAA/AR-01/55, 2002.
59. Wei, J., Zhao, J. H., Three-Dimensional Finite Element Analysis on Interlaminar Stresses of Symmetric
Laminates, Computers and Structures, Vol. 41, nr. 4, 1991
60. Zgură Gh., V.Moga, (1999), Bazele proiectării materialelor compozite, Ed. Bren, Bucureşti, 1999, ISBN
973-9493-01-7.
