STUDII

• CONSTRUCÞII CIVILE ªI INDUSTRIALE • AUGUST 200218

GELIVITATEA BETONULUI

Gradul de gelivitate se defineºte prin numãrul decicluri de îngheþ-dezgheþ succesive, pe care epruvetelede beton saturate cu apã (cu vechimea de cel puþin 28de zile) le pot suporta, fãrã ca reducerea rezistenþei lacompresiune sã fie mai mare de 25% sau a modululuide elasticitate cu mai mult de 15%, iar pierderea îngreutate sã fie de peste 5%, faþã de pe epruvete martor,identice din toate punctele de vedere, care nu se supunînsã la gelivitate.

În schimb, „rezistenþa la îngheþ-dezgheþ a betonu-lui exprimã aptitudinea sa de a rezista fãrã a suferideteriorãri la variaþiile climatice” care se produc, încondiþiile de utilizare, corespunzãtoare mediului.

În timp ce „gradul de gelivitate este dependent înexclusivitate de proprietãþile betonului”, el ex-primând “proprietatea betonului de a se degrada saudistruge sub acþiunea alternativã a îngheþului ºi adezgheþului” - noþiunea de „rezistenþã la îngheþ-dezgheþ se referã atât la proprietãþile betonului, câtºi la caracteristicile mediului”.

DETERMINAREA REZISTENÞEI LA ÎNGHEÞ-DEZGHEÞ

Rezistenþa la îngheþ-dezgheþ a betonului se deter-minã (conform STAS 3518/1989) folosind:

metoda distructivã, care urmãreºte variaþia rezis-tenþei la compresiune a epruvetelor de beton încercate

la îngheþ-dezgheþ faþã de epruvetele martor (confecþio-nate în acelaºi timp, din acelaºi beton ºi conservatepânã în momentul încercãrii în aceleaºi condiþii cu epru-vetele care se supun încercãrii);

metoda nedistructivã, care urmãreºte variaþiamodului de elasticitate dinamic relativ.

STAS 3622/1986 stabileºte nivelele de performanþãale betoanelor în funcþie de gradul de gelivitate, tabel 1.

* îngheþ nocturn urmat de dezgheþ diurn (valoareaminimã aproximativã reprezentând 40 de cicluri/an, iarvaloarea maximã de 200 cicluri/an).

FENOMENUL DETERIORÃRII BETONULUI ÎN URMACICLURILOR DE ÎNGHEÞ-DEZGHEÞ

Rezistenþa la gelivitate este o problemã actualã, dincauza efectelor complexe induse de apariþia eforturilorinterne de întindere (exercitate în urma îngheþãrii apei)ºi de contracþie termicã (exercitate în urma dezgheþãriiapei). Deteriorarea se produce în momentul în careeforturile interioare depãºesc rezistenþa la întindere abetonului ºi se agraveazã pânã la distrugere, pe mãsuraamplificãrii ºi generalizãrii în masa betonului a acestuiproces.

Factorii cei mai importanþi care contribuie laîmbunãtãþirea comportãrii betonului la îngheþ-dezgheþ sunt:

1. Compactitatea betonuluiEste o caracteristicã importantã a betoanelor întãrite

deoarece ea influenþeazã permeabilitatea, rezistenþamecanicã, rezistenþa la îngheþ-dezgheþ, rezistenþa laagresivitate chimicã ºi durabilitatea în general.

ªef lucrãri univ. dr. ing. George ILINOIU - Universitatea Tehnicã de Construcþii Bucureºti

Fig. 1. Element de beton degradat în urma ciclurilorde îngheþ-dezgheþ

Tabel 1. Gradul de gelivitate al betonului

În timpul exploatãrii anumitor construcþii, pe perioadele de iarnã, betonul este supus, în general, la cicluri

alternante de îngheþ-dezgheþ. Dacã masa de beton întãrit expusã acestui fenomen se gãseºte în stare umedã

ºi saturatã cu apã, deteriorarea se va finaliza printr-o distrugere rapidã a betonului prin dezagregare

(exfoliere ºi dislocãri) în straturi paralele (fig. 1). Acest fenomen apare datoritã tensiunilor interne care iau

naºtere ca urmare a mãririi volumului apei îngheþate (cu cca. 9 %) în pori ºi fisuri, conducând la mãrirea per-

meabilitãþii la apã, la micºorarea masei, a rezistenþelor mecanice ºi modulului de elasticitate.

continuare în pagina 20

Gradul de gelivitate Numãrul de cicluri îngheþ-dezgheþG 50 50G 100 100G 150 150

2. Porozitatea betonuluiDin cauza absorbþiei interioare, care se produce în

primele ore ale amestecãrii cimentului cu apã, în pastade ciment iau naºtere pori de aer închiºi (pori sferici), dedimensiuni > 500 Å. Aceºti pori îmbunãtãþesc com-portarea betonului la îngheþ deoarece apa îngheaþã latemperaturi diferite în porii capilarelor de diametrediferite.

3. Condiþiile de mediu ºi de expunereTemperatura la care îngheaþã apa liberã din beton

(pori) depinde de tipul ºi mãrimea porilor ºi distribuþiaacestora (Revista Construcþii Civile ºi Industriale nr.30/VI - 2002 - Permeabilitatea Betonului) ºi de durataexpunerii la îngheþ.

Capilaritatea re-prezintã fenomenulde miºcare a apei,prin pori ºi fisuri cudimensiuni sub 1 mm, datoritã for-þelor de atracþiemolecularã dintreapã ºi scheletulmineral al materi-alului.

Înãlþimea de ri-dicare a apei prin capilaritate (h) depinde de raportuldintre tensiunile superficiale (T) ale apei ºi scheletulmineral cu care apa vine în contact, precum ºi de razatubului capilar - mãrimea porilor (d) sau deschidereafisurilor din beton (fig. 2).

Apa din micropori ºi porii capilari este supusã la pre-siuni importante, a cãror valoare este cu atât mai mare,cu cât diametrul porilor este mai redus; în funcþie deaceste presiuni existã diferite grade de temperaturã lacare îngheaþã apa din porii betonului (fig. 2). În urmaunor încercãri experimentale de laborator s-a constatatcã între -100C…-400C, apare fenomenul îngheþãrii apeiîn pori capilari ºi sferici, iar la -700C pentru porii de gel.Creºterea volumului apei la îngheþare apare datoritãfaptului cã la scãderea temperaturii, din cauza diferenþeide entropie a apei de gel ºi a gheþii, apa de gel capãtão energie potenþialã care îi permite deplasarea spreporii ºi golurile care conþin gheaþã, contribuind lacreºterea volumului de gheaþã din beton, deci la expan-siunea acestuia.

4. Componenþii betonuluiMaterialele componente ale betonului sunt: cimentul,

agregatele, apa ºi aditivii. Aceastã informaþie este însãgeneralã ºi insuficientã pentru a proiecta un beton curezistenþã la îngheþ-dezgheþ repetat.

Fiecare dintre aceste materiale au compoziþii chi-mice ºi mineralogice, caracteristici fizico-mecanice vari-ate. Alegerea lor pentru asigurarea unei durabilitãþi

optime a betonului impune cunoaºterea proprietãþilor ºicaracteristicilor tehnice, precum ºi influenþa pe care eleo au asupra proprietãþilor ºi caracteristicilor betonului.

Principalii factori care influenþeazã rezistenþala îngheþ-dezgheþ a betonului sunt:

tipul de ciment (utilizarea unor cimenturi cuîntãrire rapidã);

menþinerea raportului A/C în limitele minimeadmise pentru a menþine volumul de pori minim;

existenþa în masa betonului a unui volum corespunzãtor de aer antrenat (folosirea aditivilorantrenori de aer);

agregate negelive cu coeficient de dilatare ter-micã redus, curate;

fineþea de mãcinare a cimenturilor (cu cât cimen-tul este mai fin, cu atât scade gelivitatea);

dozajul de ciment (creºterea dozajului de cimentreduce gelivitatea);

folosirea adaosurilor active ºi inerte introduse lamãcinarea cimentului sau la prepararea betonului con-duce la îmbunãtãþirea lucrabilitãþii ºi compactitãþiibetonului;

utilizarea aditivilor (antrenori de aer, reducãtori deapã, impermeabilizatori etc.) în compoziþiile betoanelor(utilizaþi corect, reduc considerabil gelivitatea).

5. Modul de preparare, punere în lucrare ºitratare al betonului corespunzãtoare condiþiilorspecifice de exploatare

Prima condiþie este aceea de asigurare a calitãþiiamestecului proaspãt. Ea se realizeazã prin utilizareamaterialelor de calitate corespunzãtoare, dozareacorectã a acestora ºi omogenizarea corespunzãtoare aamestecului.

Punerea în lucrare a betonului cuprinde ansambluloperaþiilor tehnologice care asigurã realizarea diferitelorelemente de construcþii din beton în conformitate cuforma, dimensiunile ºi condiþiile de calitate prevãzute înnorme ºi proiect, respectând reglementãrile specifice învigoare.

Fig. 2. Schemã teoreticã pentrucalculul capilaritãþii în tuburisubþiri cu secþiune constantã

0.35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85

4000

3000

2000

1000

0

Numãr de cicluri îngheþ-dezgheþce determinã reducerera greutãþii cu 25%

a

bRaport A/C

Fig. 3. Influenþa A/C asupra rezistenþei la îngheþ abetonului pãstrat în apã 28 de zile: a. beton cu aer antrenat; b. beton fãrã aer antrenat.

• CONSTRUCÞII CIVILE ªI INDUSTRIALE • AUGUST 200220

urmare din pagina 18

Numãr de cicluri îngheþ-dezgheþ ce determinã reducerea greutãþii cu 25 %

Temperaturile scãzute determinã o încetinire areacþiilor de hidratare-hidrolizã a cimentului. Aceastãîncetinire are consecinþe nefavorabile asupra vitezei deîntãrire a betonului reducând-o sensibil. Tratareabetonului dupã punerea în lucrare prin protejarea

împotriva îngheþãrii a fazei lichide din beton, pânã cândacesta a ajuns la gradul critic de maturizare ºi/saucrearea unor condiþii de întãrire care sã aibã efecte câtmai favorabile asupra vitezei de întãrire ºi asupra pro-prietãþilor fizico-chimico-mecanice ale betonului întãrit.

Conform observaþiilor fãcute în decursul timpului penumeroase încercãri de laborator, s-a constatat cãbetonul corect proiectat, preparat, pus în lucrare ºi tratatcorespunzãtor (7…28 zile dupã punerea în lucrare),rezistã întotdeauna, timp îndelungat, la acþiunea îngheþ-dezgheþ repetatã (fig. 3 ºi 4).

BIBLIOGRAFIE

1. Ilinoiu G. - Durabilitatea betoanelor. Construcþii Civile ºi

Industriale. Nr. 24/X, 2001;

2. Ilinoiu G. - Permeabilitatea betoanelor. Construcþii

Civile ºi Industriale. Nr. 26/II, 2002;

3. Dean Y. - Mitchell’s Building Series. Materials

Technology. Pearson Ltd., Anglia. 1999;

4. Ionescu I., Ispas T. - Proprietãþile ºi tehnologia

betoanelor. Editura Tehnicã 1997;

5. Specificaþii tehnice - Flexcrete, Anglia. 2002;

6. Teoreanu I., Moldovan V., Nicolescu L. - Durabilitatea

betonului. Editura Tehnicã 1982;

7. NE 012-99. Cod de practicã pentru executarea lucrãrilor

din beton, beton armat ºi beton precomprimat;

8. STAS 3518-89. Încercãri pe betoane. Determinarea

rezistenþei la îngheþ-dezgheþ.

0.35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85

4000

3000

2000

1000

0 Raport A/C

5000

6000

7000

8000Numãr de cicluri îngheþ-dezgheþce determinã reducerea greutãþii cu 25%

a

b

Fig. 4. Influenþa A/C asupra rezistenþei la îngheþ abetonului: a. beton cu aer antrenat; b. beton fãrã aer antrenat.

• CONSTRUCÞII CIVILE ªI INDUSTRIALE • AUGUST 2002 21

Numãr de cicluri îngheþ-dezgheþ ce determinã reducerea greutãþii cu 25 %