8/3/2019 29534963 Noi Concepte in Studiul Si Cercetarea Maturitatii Betonului

1/3

CONSTRUCII CIVILE I INDUSTRIALE IANUARIE - FEBRUARIE 2004 9

Noiconceptenstudiul}icercetareamaturit@]iibetonuluief lucrri univ. dr. ing. George ILINOIU,Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti,

Facultatea de Construcii Civile, Industriale i Agricole

M atu r i zar ea be tonu lu iMaturizarea, denumit i mbtrnirea betonului,

este una din cele mai importante faze din cadrul proce-selor de realizare a elementelor din beton, beton armatsau beton precomprimat. Ea condiioneaz realizarea i

obinerea proprietilor fizico-chimico-mecanice alebetonului proaspt i ntrit, n diferite etape.

Maturizarea betonului const n faze complexe detransformare a structurii interne, datorit modificrilordin piatra de ciment (hidratare, contracie, uscare imicrofisurare).

Fa c t o r i ca r e ac]ioneaz\ asupr a procesu lu i de n t \ r i r e a betoanelor

Printre principalii factori care acioneaz asupra pro-cesului de ntrire a betoanelor sunt:

Factori de compoziie, de expunere i de mediu: structura pietrei de ciment i a betonului; influena agregatelor; influena apei din compoziie i a umiditii mediu-

lui ambiant; influena temperaturii mediului ambiant.Factori tehnologici:

utilizarea de dozaje de ciment mrite; utilizarea de cimenturi cu suprafa specific mare; utilizarea de aditivi acceleratori de priz i ntrire; compactare corespunztoare sau recompactare; accelerarea ntririi prin mijloace specifice, pre-

cum tratamente termice.Scopu l ca lcu lu lu i matu r i z\ r i i be tonu lu iImportana calculului maturizrii betonului rezid n: asigurarea rezistenei minime necesare betonului

pentru decofrare; asigurarea calitii betonului utilizat la o lucrare pe

timp friguros nainte de a nghea, prin asigurarea hi-dratrii corespunztoare a cimentului;

asigurarea rezistenei minime necesare ele-mentelor de beton pentru transferul (transmiterea) pre-comprimrii;

asigurarea rezistenei minime necesare ele-mentelor de beton monolit, preturnat sau prefabricat latransport, manipulare i depozitare.

Me t o d e de de te rmina re amatu r i t \ ] i iDeterminarea nivelului de ntrire a betonului (),

dup un anumit interval de timp (ti) de la punerea sa n

lucrare (la o anumit vrst a betonului), se poate rea-

liza folosind una din urmtoarele metode (concepte),conform Hilsdorf 1995i Pinto, Hover 1996:

1. Metoda convenional, definit prin

Conceptul (R)

Const n ncercarea la compresiune a epruvetelor

de beton, la termene diferite, confecionate i pstrate n

condiii similare cu cele ale elementului de construcie

(STAS 1275-88).

Aceast metod consider durata de ntrire ca fiind

direct legat de realizarea rezistenei la compresiune a

betonului, distingndu-se dou variante, R1, n care se

consider c betonul se maturizeaz pn la atingereaunei anumite rezistene minime i respectiv R2, n care

betonul se maturizeaz pn la atingerea unei fraciuni

propuse din rezistena corespunztoare la 28 de zile.

2. Metoda determinrii gradului de carbonatare,

definit prin Conceptul (C)

Consider durata de maturizare a betonului ca fiind

condiionat de adncimea carbonatrii, care nu trebuie

s depeasc valoarea specificat n timp.

3. Metoda determinrii gradului de permeabili-

tate, definit prin Conceptul (P)Consider durata de maturizare ca fiind condiionat

de realizarea unui anumit grad de permeabilitate propus

la sfritul perioadei de ntrire.

4. Metoda evalurii gradului efectiv de maturizare

a betonului, definit prin Conceptul (M) care ia n con-

sideraie efectele timp-temperatur asupra dezvoltrii

rezistenelor betonului (C 16-84), durata de ntrire pre-

supune c este suficient pentru realizarea att a gradu-

lui de maturizare propus, ct i a gradului de hidratare

necesar la sfritul perioadei de ntrire, iar din acest

motiv aceast metod se mai numete i metoda

gradului de hidratare.

8/3/2019 29534963 Noi Concepte in Studiul Si Cercetarea Maturitatii Betonului

2/3

CONSTRUCII CIVILE I INDUSTRIALE IANUARIE - FEBRUARIE 200410

Efectu l vr ste i asupr a r ezisten] ei be tonu lu iPrincipalii parametri care influneaz durata de

maturizare (Hilsdorf 1995) sunt: compoziia betonului (raport A/C i tip ciment,

marc ciment, finee de mcinare); temperatura betonului (cldur de hidratare);

condiii de mediu n timpul respectiv dup ntrire; condiii de expunere.Durata minim de ntrire depinde n principal de

atingerea maturitii betonului. Odat definit valoareaspecificat, sunt folosite pentru estimarea duratei mi-nime de ntrire (ti) relaii empirice ntre timp, tipulciment, raportul A/C, temperatura i clasa de rezistena betonului.

Pe de o parte, corelaia ntre raportul A/C i rezis-tena betonului este specific pentru fiecare tip deciment i durat de ntrire. Pe de alt parte, corelaia

rezisten i gel/spaiu are o aplicabilitate mai general,deoarece cantitatea de gel prezent n pasta (piatr) deciment este o funcie tip ciment i durata de ntrire(Neville 2003).

Nivelul de ntrire () este exprimat n procente dinrezistena la 28 de zile (R28):

Me t o d a eval u \ r i i g radu l u i dematu r i za re a be tonu lu iEvaluarea gradului de maturizare (Mef) se bazeazpe principiul ca betonul s ating un anumit nivel de

ntrire () dup o durat minim de ntrire (ti).Gradul de maturizare a betonului M se definete prin

suprafaa cuprins ntre ordonata -100C (temperaturadmis convenional deoarece procesele fizico-chimicestagneaz) i curba de variaie a temperaturii betonuluisau mortarului de ciment.

Rezistena betonului crete o dat cu avansareahidratrii cimentului, respectiv cu ridicarea temperaturii,ceea ce denot faptul c rezistena poate fi exprimat nfuncie de efectul combinat timp-temperatur, exprimat

n h0C.

Surs: C 16-1984

unde:Mk - gradul critic de maturizare a betonului, evaluat

la temperatura etalon de +200C, necesar a fi obinut nbeton nainte de nghearea lui, pentru ca rezistenelefinale s nu fie afectate defavorabil

M - gradul de maturizare la decofrare, evaluat latemperatura etalon de +200C, necesar a fi obinut nbeton nainte de decofrarea elementelor de beton, pen-tru ca rezistenele finale s nu fie afectate defavorabil.

Mode l e de ca lcu l ca r e stau la baza deter mi n \ r i i gradu lu idematu r i za re a be tonu lu i f o l os i te pe plan mondia lPe parcursul timpului, o serie de modele matematice,

bazate pe relaii de echivalen, au fost folosite pentru acalcula gradul de maturizare. Curbele au fost obinuteprin relaii de echivalen ntre cldura de hidratare acimentului i timp. Printre cele mai importante modelese pot enumera:

unde: M - gradul de maturizare efectiv a betonului,

evaluat pentru zona elementului de construcie cea mai

expus rcirii, n intervalul de timp ti [h0C];

M0 - gradul de maturizare iniial, cnd ncep proce-

sele de ntrire;t - durata n ore a intervalului de timp i, n care tem-

peratura variaz liniar [h];

- temperatura [0C] pentru durata ti;Ki - coeficient de echivalare a gradului de

maturizare a betonului, evaluat la o temperatur oare-care (i), cu gradul de maturizare evaluat la temperatu-ra normal +200C;

R - rezistena la compresiune corespunztoaregradului de maturizare M;

Ru - rezistena ultim realizabil (MPa);

Fm - factor de maturitate;C - coeficient determinat n funcie de tipul de ciment;

Figura 1. Gradul de maturizareefectiv Mef la betoane cu tempe-

ratura de nghe 00C

La betoane cu temperatura denghe sczut prin folosirea de adi-

tivi

McIntosh (1949), Nurse (1949), Saul (1951): [ho C] [1]M= (-0)tin

i-l

urmare din pagina 9

8/3/2019 29534963 Noi Concepte in Studiul Si Cercetarea Maturitatii Betonului

3/3

CONSTRUCII CIVILE I INDUSTRIALE IANUARIE - FEBRUARIE 2004 11

- constant de timp;R1, R2 - rezistene la compresiune nregistrate la

vrste diferite (MPa);A, B - coeficieni n funcie de valoarea rezistenei

betonului (coeficieni Plowman);m1, m2 - maturitate corespunztoare rezistenelor

R1 i R2.

Conc l u z i iUrmrind s rspund unor necesiti actuale de

perfecionare a activitii de proiectare tehnologicprivind calculul maturizrii betonului toate aspecteleprezentate au fost abordate innd cont de ultimelecercetri la nivel mondial (NIST, ACI, BS, CEB-FIP, ENV,INCERC), cutndu-se date pentru mbuntirea nansamblu a problematicii privind maturizarea ele-mentelor din beton.

Pentru metodele amintite se pot meniona o serie de

avantaje i dezavantaje ale acestora, precum:Primele trei metode - metoda convenional,

metodele determinrii gradului de carbonatare i

cea a determinrii gradului de permeabilitate - pre-zint dezavantajul c rezultatele nu pot fi obinute ime-diat, betonul din epruvete poate s nu fie asemntor cucel din structur datorit condiiilor de compactare i

ntrire (n principal pentru metoda convenional), iarprivitor la ncercrile la compresiune, proprietile epru-vetelor ncercate depind de dimensiunea i forma lor.

Dezavantajul metodei determinrii gradului efec-

tiv de maturizare a betonului const n dificultateadeterminrii cu precizie a valorii de referin a graduluide maturizare, pe timp friguros Mk i la decofrare M, dincauza faptului c nivelul de ntrire, dar i durata de

ntrire depind, n mare msur, de compoziia betonu-lui.

Avantajul oferit de aceast metod este acela c nunecesit fore distructive, respectiv nu determin costurisuplimentare pentru materiale, echipamente speciale de

ncercare i fora de munc.n cadrul metodelor prezentate nu s-a inut seama de

efectul umiditii relative a mediului ambiant, care influ-eneaz semnificativ rezultatele nregistrate.Metoda de calcul propus de ctre normativul

C 16-84, a determinrii gradului efectiv de maturizare abetonului, este cea mai simpl variant de calcul, carepoate fi aplicat cu uurin pe antier, asigurndu-sesatisfacerea nevoilor specifice.

Recomandri

Dezvoltarea cercetrilor n domeniul gradului dematurizare a betonului prin determinarea altor valori Mk,M, k pentru toate tipurile de ciment existente, nu numai

pentru CEM II A-S 32,5 N sau CEM I 32,5 N, precum iconsiderarea efectelor umiditii relative asupra valorilorgradului de maturizare nregistrate;

Urmrirea n timp a evoluiei comportrii ele-mentelor de beton rezultate n urma propunerilor de

mbuntire a valorilor propuse.

B ib l i o g ra f i e1. Carino N.J., Nondestructiv testing of concrete:

History and Challenges. ACI SP 144-30. Concrete

Technology Past present and Future, P.K. Mehta, Ed.,American Concrete Institute, Detroit, MI., 1994,pag. 623-678.

2. Fiorato A. E., Burg R. G. and Gaynor R. D.,Effects of Conditioning on Measured Compressive

Strength of Concrete Cores. Concrete Technology

Today. No. 3, Vol. 21, 2000.3. Ilinoiu G., Testing hardened concrete using the

maturity concept. Dimensi Teknik Sipil, Indonesia.Research Center of Petra Christian University. Vol. 5,no. 1, March 2003, ISSN 1410-9530.

4. Ilinoiu G., Construction Engineering. EdituraConsPress Bucureti, 2003, ISBN 973-8165-34-2,pag. 102-111

5. Ilinoiu G., Construction Project Engineering.Editura ConsPress Bucuresti, 2004, ISBN 973-8165-87-3. pag. 53-58.

6. Ilinoiu G., Budan Ctin, Potorac B., Concretematurity index determination. SELC XV Piatra NeamOctombrie 2003, pag. 8-12.

7. Hilsdorf H. K., Criteria for the Duration of Curing.Proceedings of the Adam Neville Symposium onConcrete Technology, Las Vegas, June 12, 1995, V.M.Malhotra, Ed., pag. 129-146.

8. Hoppe G., Specifying effective curing during con-

struction to ensure durable concrete. Symposium SanFrancisco, August 1995. pag. 257-262.9. Meeks K.W., Carino N.J., Curing of High-

Performance Concrete: Report of the State-of-the-Art.

NISTIR 6295, U.S. Dept. of Commerce, March 1999.10. Neville A.M., Proprietile betonului. Editura

Tehnic, 2003. pag. 323-330.11. Teodorescu, M., Ilinoiu G., Concrete maturity.

Technical University of Civil Engineering of Bucharest,1997.

12. Trelea A., Lungu O., Mathematics modeling ofthe concrete thermal regime, Proceedings InternationalSymposium 15-16 Oct. Cluj-Napoca Romania. Vol. 1.

1993. pag. 173-17813. ENV 206, 1990. Concrete Performance,

Production, Placing and Compliance Criteria. EuropeanCommittee for Standardization.

14. C 16-1984. Normativ pentru realizarea pe timp

friguros a lucrrilor de construcii i a instalaiilor afe-

rente.

15. NE 012-1999. Practice code for the execution of

concrete, reinforced concrete and prestressed concrete

works, Part 1 - Concrete and reinforced concrete.16. STAS 1275-1988. Tests of concrete. Tests of

hardened concrete. Determination of mechanical

strengths.17. STAS 9602-90. Reference Concrete.

Specifications for manufacturing and testing.

urmare din pagina xx