B
ETON CU PULBERI REACTIVE ARMATE CU FIBRE DIN
OŢEL
Ofelia CORBU
Şef laborator, doctor, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, Facultatea de Construcţii, Laboratorul Central, e-mail: Ofelia.Corbu@staff.utcluj.ro, ofecorbu@yahoo.com
Henriette SZILÁGYI
CSIII, doctor, INCD URBAN-INCERC Sucursala Cluj-Napoca, e-mail: henriette.szilagyi@incerc-cluj.ro
Dumitru MOLDOVAN
Asistent univ., doctor, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, Facultatea de Construcţii, Departamentul Structuri, e-mail: Dumitru.Moldovan@dst.utcluj.ro
Maria POP
Doctorand, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, Facultatea de Construcţii, Departamentul Structuri, e-mail: Maria.Pop@dst.utcluj.ro
Abstract. Ultra High Strength and Performance Concrete development is a relatively new industry. The last 150 years have shown that despite of a constant increasing resistance for the concrete, the practical applications were often behind to these innovations in materials science. This appears to be due to increased costs as the resistance increases per unit volume and a caution restraint to use new materials in practical applications. This paper is intended to be as an encouragement to present a practical structural applications of Ultra High Performance Concrete (BUIP) or reactive powder concrete (BPR), first developed in Romania, by using locally available materials, including waste reusing and thereby making an ecological green concrete. This concrete has a viscous consistency but a slump flow similar to the self compacting concrete (SCC), and compressive strength values exceed 150 MPa (150 ÷ 200 MPa).
Key words: Ultra high strength and performance concrete, green concrete, local materials, structural applications.
1. Istoric
Primele programe de cer cetare care au introdus terminologia de ”Be ton de Ultra Înaltă Per formanţă” au fo st iniţiate în 1985. Definiţia adoptată face apel la criteri ul ”re zistenţei la
compresi une” şi impune o limită inferioară de cel puţin 150 MPa (Schmidt şi Fehling, 2005). Pentru acele BUIP care utilizează în compoziţie constituenţi cu dimensiuni granulare foarte mici (pulberi) şi au prin urmare
rezistenţe mai mari, se referă terme nul de ”Beton cu Pulberi Re active” (BPR). În Franţa, compania Lafarge în colaborare cu pro ducătorul de compuşi chimici Rho dia (www.Rhodia.com) şi cu divizia de constr ucţii a corporaţiei Bouyg ues (www.bouyg ues.fr), au dezvoltat un BUIP comer cializat sub numele Ductal®. Acesta incorporează fibre metalice sau organice şi ajută la îmbunătăţire a ductilităţii material ului. Testele au demo nstrat că re zistenţa la copresi une creşte de cir ca 6 - 8 ori (circa 230 MPa făr ă armătură tradiţional ă) faţă de un Beton Convenţional (BC), în timp ce rezistenţa la încovoiere are valori de circa 30 - 60 MPa.
O provo care pentr u orice practi cian este să utilizeze noi materiale şi tehnologii emergente în lipsa unei consacrări e xpre se la nivel de normă incidentă. Pe ntru a r ăspunde acestei provocări, câteva grupuri au iniţiat în ultimii ani îndr umări tranzitorii pentr u acest nou material. Următoare a listă, organizată pe ţări, prezintă ace ste resurse de îndr umare pentru ingineri: Franţa — în mar tie 1999, l a solicitarea Comisiei Ştiinţifice şi Te hnice a Asoci aţiei Inginerilor Civili din Franţa, a deb utat co nce perea unui co d interimar pe ntru str ucturi din BUIP, publicat în franceză şi engleză în ian. 2002 (AFGC/SETRA Working Group, 2002).
Australia —Univer sitate a New South Wales, Australia, a publicat ”Cod de
proiectare pentr u grinzi
precomprimate re alizate din BPR” în concor danţă cu meto dologia şi spiritul normei naţionale Cod Austr alian AS3600-1994 (Go wripalan şi Gilbert,
2000). Această l ucr are prezintă e xemple de proiectare şi îndr umări pentru a obţine rezistenţe specifi ce la compresi une, încovoiere, forţă tăietoare şi torsiune, precum şi verificarea deschiderii fisurilor, limitarea săgeţii, rezistenţă la foc, rezistenţă la obose ală,
pierderi de te nsiune din
precomprimare şi ancoraje aferente. Japonia — în sept. 2004, Societatea Japone ză a Inginerilor Civili a publicat ”Recomandări pentr u Proiectare a şi Construcţia Str ucturilor cu BUIP – pre-normă.”(Japan So ciety of Civil Engineers, Se ptember 2006). Ace st document incl ude printre altele şi tehnologii de e xe cuţie şi e xemple de poduri realizate în ţară.
Statele Unite — în 2002 Fe deral Highway Admini stration (FHWA) a iniţiat un proiect de cer cetare în colaborare cu Massachuse tts Institute of Technology (MIT) pentr u optimizarea podurilor pentr u autostrăzi prin utilizare a BUIP. În urma ace stei colaborări s-a publicat raportul CEE Re port R03-01, “Modele pentr u optimizarea grinzilor de po d realizate cu BUIP la auto străzi .” (U.S. Dept. of Transportation - Fe deral Highways Admini stration, August, 2006). Ace st raport pre zintă str ategia de proiectare a unui material casant-plasti c cu o armare compozită elasto-plasti că cu fibre. Pe rioada de început pentr u BUIP disponibil comerci al este marcată de apli caţii structurale cu un aspe ct ar hitectonic deosebit, pentr u a trezii interesul se exemplifi că o parte dintre aceste realizări, care sunt posibile numai datorită proprietăţilor fizico-mecanice intrinseci ale materialului. Prima pasarelă di n BUIP armat cu fibre de oţel a fost cea din Sherbrook,
realizată din Ductal®Lafarge în 1997 în Canada, Quebe c pe ste râul Magog sub forma unui arc cu o rază de 326 m, destinată tr aficului pie tonal şi cu bicliclete (Blai s şi Couture, 1999). Legătură între oraşul Seoul, Korea, şi insula Suny udo din fluviul Han, pasarela Seonyu, terminată în 2002, este prima structură de acest tip realizată în întregime din Ductal® (Behloul şi Lee, 2003).
Prima aplicaţie cu Ductal® în Japan o reprezintă pasarela Sakata-Mirai, cu o deschider e de 50 m şi o secţiune transver sală de tip grindă cu pereţi subţiri cu gol uri (Tanaka e t al., 2003).
Prima utilizar e a Ductal® în New Zeeland este pasarela Papatoetoe, cu o lungime totală de 175 m alcătuită din zece deschideri sim plu rezemate, majoritatea de 20 m. Fiecare deschi dere este alcătuită dintr-un element pi prefabri cat cu goluri în inimă (Rebentrost şi Wight, 2009).
O structură e xce pţională, demnă de Cartea Re cordurilor, Viaductul Millau
se întinde m ult deasupra văi Tarn în Franţa. Acest exem plu de inginerie extremă a necesitat o barieră îndrăzneaţă pe măsură, (Abdelr azig, 2008), proiectată sub forma unei pânze subţiri răsucită. Exe cuţia a fo st realizată de Eiffage utilizând
Ceracem®. Proie ctarea s-a bazat pe conce ptul de segmente succe sive şi profită la maxim de adaptablitatea BUIP la cofr aje cu forme comple xe. Aco perişul de 98 m este divizat în 53 de
segmente asamblate prin
postcomprimare longitudinal ă în faza finală cu ajutorul a 28 de cabluri.
Prima aplicaţie cu Ductal® in Canada
este Staţia de Tranzit Rapi d (STR)
Shawnessy în Calgary, Alberta. Obiectivul primar al co nstr uirii unei învelitori care să acopere platformele staţiei a fost protejarea călătorilor de vremea nefavor abilă pre cum şi de a reda un aspe ct estetic potrivit zonei rezidenţiale din apro piere. Sol uţia utilizată depăşeşte cu m ult ace st obiectiv şi împing e limitele învelitorilor subţiri din beton prefabri cat spre extrem, pri n utiliarea noi gener aţii de BUIP (Vicenzino et al., 2005).
O aplicaţie impre sionantă cu Ductal® este acoperişul Vilei Navarra din France (Lafarge Pre ss Kit, May 2008), ascunsă printre dealurile din zona de coastă înaltă a Var -ului france z un dreptung hi de 40 m l ungime şi 10 m lăţime, cu un singur nivel care e ste dublat de un hele şteu artifi cial care se pierede în peisajul înco njur ător. Dorinţa de discreţie este rezultatul ideii de a limita impactul asupr a me diului natur al. Romain Ri cco tti a ajuns la soluţia finală în urma unui pro ces laborios de elaborare care a luat în consi derare factori pre cum : uşurinţa de a transporta elementele prefabricate la şantier, gr eutatea fiecăr ui segment, modificări impuse de capri ciile vremii, rezistenţa la vânt sau modifi cări de volum dete rminate de spe cifi cul climatic local. Aceste e xtreme sunt exemplificate de suprafaţa neizolată a acoperi şului , ne prelucrată după extragere a din cofr aje pe ntr u a beneficia de calitatea unei suprafeţe finite şi a unei impermeabilităţi spe cifice panourilor din Ductal®, (Lafarge, 2011).
Aplicaţii nestr ucturale / arhite cturale ale BUIP sunt pre zente sub formă de panouri fonoizolante la staţia de metrou din Monaco, Laf arge North America (Lafarge , 2011).
Pano urile subţiri şi uşoare au o serie de perforaţii pentr u a obţi ne pro prietăţile dorite necombustibile, ace ste panouri sunt r eziste nte la impact şi cree ază un mediu este tic plăcut, luminos, pentr u pasag eri. Aseme nea panouri s-au utilizat de-a l ungul unei şosele în Châteller ault, Franţa, datorită rezistenţei ridi cate la poluarea generată de traficul auto pre cum şi datorită rezistenţei l a substanţele degivrante, (Lafarge, 2011).
BUIP a fost utilizat pe ntr u panouri de faţadă la Centru de Cercatare R hodia din Aubervillier s, Franţa, (Lafarge, 2011). De aseme nea, poate fi utilizat sub form ă de panouri de corative (dantelărie) deoar ece supr afaţa finită poate fi mo delată să aibă diferite texturi care pot fi utilizate ca atare sau pictate.
Tabe lul 1. Clasi fi care a betoanel or
Tip
Rezistenţa la com pre -siune l a 28 zi le, fc,28 [MPa] Beton Conven -ţi onale (BC) 20 – 50 Beton de Înal tă Perfrman ţă (BIP) 50 – 100 Beton de Ul tra Inal tă Pe rfor -manţă (BU IP)
100 – 150 Beton
Excepţi onal (BE) > 150
BUIP se poate model a şi sub formă de sculpturi, spr e ex. Co pacul Martel din Boulog ne-Billanco urt, Franţa, Laf arge North Am erica (Lafarge, 2011), care are unele elemente de structură cu o grosime de numai 6 cm. Se poate realiza de asemenea mobilier ur ban
precum cele opt staţiile de autobuz din Tucso n, Ar izo na, Statele Unite, care protejează pasagerii de căldura exce sivă şi dogoarea Soarelui (Lafarge,
2011). Culoare a albă şi îmglobarea de fibre organice au condus la cea mai bună variantă dintr-o suită de şapte posibilităţi. Alte variante de mobilier urban includ bănci şi ghivece pentr u flori (Lafarge , 2011). Se pot crea şi elemente de mobilier inter ior mase, scaune, chi uvete, e tc. sau chiar seifuri, Lafarge.
Pentr u a facilita utilizarea crite riului rezistenţei la compresi une, determinată la 28 de zile pe e pruvete cilindrice cu un diametr u de [100 mm] şi o înălţime de [300 mm], pe ntru delimitarea diferitelor tipuri de BUP, s-a propus următoare a cl asificare (Pliskin, 1994).
2. Program experimental 2.1. Experien ţa autohton ă
În România, cea m ai înaltă cl asă str uctur ală utilizată este C 50/60 cu o re zi ste nţă m edi e de termi nată pe e pr uve te cubice de cir ca 70-75 N/mm2. De şi nor ma naţio nal ă NE 012-2007 (Institutul Naţio nal de Cer cetare-Dezvol tar e În Co nstr ucţii
și Econo mia Constr ucţiilo r, 2007) permi te utilizare a unor clase până l a C 100/115 car e au o re ziste nţă me die de 125-130 N/mm2, clase mai mari de C 50/60 sunt rare, pr acti c ne cuno scute în e xe cuţie .
Primul program de cer cetare a debutat la Depar tamentul de Str ucturi Civile din cadr ul Facultăţii de Constr ucţii din Timişoara sub îndr umarea pro f. dr. ing. Iosif Buchman (Buchman, 1999). S-au obţinut amestecuri cu o reziste nţă la 28 de zile de circa 140-213 N/mm2 prin utilizarea unor agregate de râu (16mm) comune betonul ui co nvenţional (BC ). Spre deo se bire de ace st studi u, o ce r cetar e mai re ce ntă (Pr ogr am IDEI
PNII, 2007-2010) sub îndr um are a pro f. dr . i ng . Co rneli a Măg ure anu, (Măg ure anu et al, 2008a, 2008b ; Co rb u e t al, 2010a, 2010b; Măg ure anu şi Corb u, 2010) care a condus l a obi e cti vul unei te ze de do cto rat finali zată în 2011 de către autor ul pri nci pal di n pr eze nta l ucr ar e (C orb u O., 2011), car e şi -a pro pus să uti lizeze pe ntru proi e ctare a ame ste curilor ni si p fi n cuarţo s (consi de rat un re zi duu de către pro ducăto r) ca pri nci pal ag reg at. Ace ste ame ste curi po t pri n urm are să fie co nsi der ate BPR (co nfo rm de fi niţiil or acce ptate ).
2.2. Pr incipii de bază
De ci zi a de înlo cuire a agre gatelo r de r âu cu ni si p cuarţo s se b azează pe transfer ul e fo rturil or i nter ne pri n pasta de cime nt şi ag reg ate. În cazul unor so rturi m ai mari de agr egate , com po ne nta ce a m ai slab ă a m atr i cei vor fi întotdeauna agre gatele (ve zi Fi g. 1, Walr ave n, 2002). Pe ntru a ob ţi ne r ezi stenţa la co mpre si une de or dinul a 200 MPa e ste i mperio s ne ce sar să se utili ze ze so rtur i m ai mi ci . Cr eşte ri sunt posi bile şi pri n schim bare a stării de e for turi i nter ne (spr e ex. Confi nare ca în cazul pasarel ei Sherb rook e re ali zată di n BPR), sol uţie care po ate conduce l a r ezi ste nţe de ci r ca 350 MPa. Utilizar ea unor pulb eri m etali ce ca înlo cuito r al ni si pului cuarţo s co nduce la re zi ste nţe cu totul deo se bite de or di nul a 800 MPa, în com binaţi e cu o me to dă de tratare termi că şi pr e sar e în tim pul întări rii b eto nul ui (Aïtci n, 2000).
BC şi BIP sufer ă am ândo uă de o ne consti ste nţă între pro prie tăţile consti tuenţilor din matri ce, în speci al sub aspe ctul mo dulul ui de el astici tate
diferit al pastei de cime nt şi al agreg atel or (vezi Fig. 1). Ace st inco nve nie nt e ste eliminat în cazul BUIP pri n utili zar ea unor co nstitue nţi cu mo dul de elasti ci tate simil ar, (Gao e t al, 2006). O zonă slab ă de tranzi ţie e xi stă la inter faţa pastă-ag regate în cazul BC , re spe ctiv BIP (Do wd şi Dauri ac, 1996).
F ig. 1. Sch em a transfe rului e for turi l or in te rne
pri n a) BC com parativ cu b ) BU IP (Walr aven, 2002)
În cazul BC, agreg atel e forme ază incl uziuni sub form a unui schel et rigi d. La apli care a unei fo rţe de com pre siune , la inter faţa pastă agreg ate apar efo rturi de for fe care şi de înti ndere care sunt apro ximativ pro porţio nal e cu cel mai mare diam etr u de agreg at. În BUIP, agreg atel e sunt i ncluzi uni de diam etr e m ult mai mici într-o matri ce continuă.
Prin ur mar e, forţa apli cată se transmi te prin toată m atricea şi nu printr -un schel et rigi d de agreg ate , cee a ce conduce la re ducere a e forturilo r care se de zvoltă l a inter faţa pastă-agreg ate. Transmi tere a uni form ă atât prin agre gate cât şi pri n m atri ce a în car e ace ste a sunt înglobate, conduce în cazul BUIP la o distrib uţi e de efor turi inter ne m ult m ai unifo rmă, cee a ce re duce pote nţi al ul de forfe car e şi dezvoltare a unor fi suri di n înti ndere la nivel ul
inter fe ţei agr egate-pastă (Ri char d şi Cheyre zy , 1995).
În BC, schele tul rigid împiedi că o parte din contracţia pastei de ciment, ceea ce conduce la creşterea porozităţii. În BUIP, agregatele nu împie dică ace st fenomen deoare ce au libertate de mişcare mult mai mare unele în raport cu altele , tocmai datorită diametr ului mai mic (Richard şi Cheyrezy , 1995). Co nform teoriei gro simii m axime a pastei de cim ent, eliminare a com pletă a agre gatelor gro sier e şi fi ne nu este în între gime benefi că deo are ce pe m ăsur ă ce g rosim ea creşte rezi stenţa la compresi une scade . Acest fenome n par e a se dato ra unui efe ct de confinare l ocală dezvol tat de agreg atel e înglob ate în matri ce (De Larrard şi Sedran, 1994). Prin urm are , agreg atel e pe so rturi mi ci sunt me nţi nute în m atricea unui BUIP pentr u a ob ţine cea mai mare re zi ste nţă l a com pre si une posibil ă.
2.3. Cerin ţe tehn ice
Prezentul studiu şi-a propus ca obiectiv princi pal obţinerea unor ameste curi cu rezistenţa la compresi une de la 150 la 200 MPa. Conform pri nci piului compactităţii maxime dat de distrib uţia apoloniană (fie care sort de parti cule pătr unde în gol urile sortului ime diat mai mare) precum şi pe baza princi piilor de bază pentru BUIP (Lee şi Chisholm, 2005), reţetele preliminare din 1-a etapă (făr ă fibre dar cu diferite proporţii de ciment şi aditiv) au fost îmbunătăţite în a 2-a etapă (prin creştere a cantităţii aditivului precum şi prin introducerea de fibre). A 3-a etapă a fost consi derată nece sară în ve derea perfe cţionării ameste curilor obţinute (Tabel ul 2).
2.3.1. Car acter istici în stare pr oas pătă
În Tabelul 3 se prezintă pro prietăţile în stare proaspătă pentru toate ameste curile în timp ce procedurile de testare a tasării şi răspândirii sunt prezentate în Fig. 2.
Tabe lul 2. Reţe te studiate (sub form ă de pr opor ţii din cantitatea de ci ment)
Con stituenţi ME 22 a 2-a etapă
OE 23 Fibre lungi de oţel a 2-a şi a 3-a etapă
OE 23 Fibre scurte de oţe l a 3-a e tapă OE 23 Fibre hibride de oţe l a 3-a e tapă RAPID CEM I 52.5R [kg/m3] 1 1 1 1 Sili ce Ul trafină Grade 940 U [kg/m3] 0.26 0.26 0.26 0.26
Nisip cuar ţos 0/0.3 mm [kg/m3]
0.28 0.25 0.25 0.25
Nisip cuar ţos 0/0.63 mm [kg/m3]
0.23 0.20 0.20 0.20
Nisip cuar ţos
0.4/1.2 mm [kg/m3] 0.18 0.15 0.15 0.15
Fibre de oţel [kg/m3] – 0.19 0.19 0.19
Supe rplastifiant A CE 440 0.06 0.065 0.65 0.065
(a) ME 22, curge re prin pâlni a V (b) ME 22, S5 > 265 mm, F4 – 560 mm
(c)OE 23 (fibre scur te) S5 - 270 mm (d)OE 23 (fibre scur te) F3 - 565 mm
(e)OE 23 (fibre scur te) S5 - 515 mm (f) OE 23 (fibre scur te) după 60 min S5 - 515 mm
Fig. 2. Testarea pr oprie tăţil or în stare pr oaspătă (a-b, 1-a e tapă; c-f, a 3-a e tapă)
2.3.2. Car acter istici în stare în tăr ită
Tabelul 3 prezintă re zistenţele la compresi une (me dia a 6 valori conse cutive pe epruve te cubi ce de 71 mm) pentr u diferite condiţii de tratare termică. Se menţionează faptul că toate epuvetele au fost sigilate de me diul extern prin pe nsul are cu un polimer hidrofug tip Baumit BA2.
Se constată că pentru prim ul set de condi ţii de tratare ter mică (90°C şi UR
80÷ 90%) compar ativ cu condi ţiile standard (Apă 20+2°C ), ce a mai mare difere nţă în privinţa re zistenţei l a com pre siune se o bţine l a vârsta de 6 zil e. Pe ntr u prim ul set de co ndiţii apare o scăde re a re zistenţei l a com pre siune după ace astă vâr stă, până l a ce a de 28 de zile . Pri n contr ast, al doile a se t de co ndiţii conduce l a o cre şte re continuă a re zi ste nţei la com pre si une deşi m ai re dusă valo ri c (ve zi Fig . 3).
Fig. 3. Dezvol tare a rezi stenţe i la com prsiune în timp în fun cţie de tipul de fib re utilizat (stânga – cubur i de 71 mm, dreapta – cuburi de 50 mm)
Cuburi de 50 şi 71 mm (be ton si mplu) încer cate la 6 zile
Cuburi de 50 şi 100 mm (arm ate cu fibre ) încer cat la vâr sta de 6 zi le
Cuburi de 50, 71,100 şi 150 mm (beton simpl u) încer cate la 1 zi
Cub de 100 mm (armat cu fibre ) încer cat la vâr sta de 6 zi le
Fig. 4. Epruve te după te starea l a com presiune un iaxială (Corbu e t al.,, 2011)
Indifere nt de tr atame ntul termic realizat, adăugarea de fibre în ameste c are efe cte pozitive.
În a 2-a etapă, do uă amestecuri au într unit proprietăţile dorite : ME 22 (fără fibre) ales ca reteţă martor şi OE 23 (fibre lungi cu cârlige) ales pentr u dezvoltare într -o a 3-a e tapă, caracterizată de prel ungirea timpului de malaxare pre cum şi de utilizarea
unor variaţii în armarea disper să: fibre lungi cu cârlige (ca şi în a 2-a etapă), fibre scurte şi fibre hibri de (proporţii masice eg ale de fibre l ungi şi scurte ). Datele di n Tabel ul 3, îm preună cu Tabelul 4, (Corbu et al., 2011), justifi că afirmaţia conform căreia ameste curile dezvoltate în acest studiu sunt similare cu BUIP disponibile comercial (Ductal® sau Ceracem ®).
L=150mm L= 100
Tabe lul 3. Car acteri stici în stare proaspătă şi în tărită – sele cţie (cuburi de 71 mm ) 90°C şi UR 80÷90%
a 2-a e tapă a 3-a e tapă
prelungi rea timpului de m alaxare Caracteri sti ca ME 22 fără fibre OE 23 fibre de oţel lungi OE 23 fibre de oţel lungi OE 23 fibre de oţel scurte OE 23 fibre de oţe l hibride A/C 0.22 0.23 0.23 0.23 0.23 A/L 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 Tasare [m m] 265 247 270 270 260 Răspândir e [mm ] – 10 min. 560 428 560 565 545 Răspândir e [mm ] – 60 min. – – 508 515 500 Temper atură [°C] 26.7 29.5 32.5 32.28 35.3 Aer Ocl us [%] 4.60 4.56 4.50 4.35 4.40
Densi tate efe ctivă
[kg/m3] 2260 2400 2395 2437 2413
Densi tate Cal cul ată [kg/m3]
2289 2410 2410 2410 2410
fcm, 1 zi [MPa] 65 78 88 80 84
fcm, 6 zile [MPa] 131 105 171 170 173
fcm, 28 zi le [MPa] 125 129 – 157 172
Tabe lul 4. Tratame nt termi c – de zvol tarea rezisten ţei la compre siune î n tim p
Reţetă Con diţii A/C A/L fcm-1 zi [MPa] fcm -6 zile [MPa] fcm(1)/ fcm(2) fcm -28 zile [MPa] fcm(1)/ fcm(2) Fără fibr e 90°C, UR 80÷90% (1) 0.20 0.16 - 148 140 ME 20 Apă 20+2°C (2) 0.20 0.16 - 53.5 2.77 105 1.33 90°C, UR 80÷90% (1) 0.20 0.16 74.4 152 145 ME 21 Apă 20+2°C (2) 0.20 0.16 74.4 78,1 1.95 100 1.45 90°C, UR 80÷90% (1) 0.22 0.18 65.1 131 132 ME 22 Apă 20+2°C (2) 0.22 0.18 65.1 85.4 1.53 101 1.31 Fibre lungi din oţel
90°C, UR 80÷90% (1) 0.24 0.16 77 167 156 OE 20 Apă 20+2°C (2) 0.24 0.16 77 108 1.55 142 1.10 90°C, UR 80÷90% (1) 0.20 0.16 87 199 201 OE 22 Apă 20+2°C (2) 0.20 0.16 87 115 1.73 163 1.23 90°C, UR 80÷90% (1) 0.23 0.18 78 172 173 OE 23 Apă 20+2°C (2) 0.23 0.18 78 105 1.64 129 1.34 90°C, UR 80÷90% (1) 0.23 0.18 131 168 172 OE 24 Apă 20+2°C (2) 0.23 0.18 131 120 1.40 137 1.25
Fig. 5. Aspe ctul betonul ui pre levat în forme de plasti c (Corbu, 2011)
Prin urmare, avantaje similare po t fi obţinute prin utilizarea acestor a, precum:
− Reducere a armăturii pasive ; − Compactare fără segregare;
− Secţi uni mai zvelte sau deschideri mai mari pentru aceeaşi încăr care ; − Rezistenţe ridicate în primele zile
(productivitate mărită prin reutilizarea mai rapidă a cofrajelor); − Rigiditate mai mare pentru
elementele str ucturale ;
− Costuri reduse de întreţinere pe dur ata de viaţă a structurii;
− Înlocuire a completă a armăturii transver sale (etrieri);
− Redare a fi delă a am prentei cofrajului (vezi Fig. 5).
−
3. Concluzii
BUIP re prezintă o soluţie e xcelentă pentr u structuri care treb uie să satisfacă o combinaţie de mai multe cerinţe precum reziste nţe la compresi une iniţiale şi mari, costuri
reduse pentru exe cuţie şi pe durata de exploatare, durabilitate ridi cată, ductilitate sporită, secţiuni zvelte, etc. Ace ste proprietăţi inere nte sunt rezultatul îmbunătăţirii proprietăţilor matricei, prin reduce rea r aportului apă/liant, prin utilizarea unor constituenţi cu proprietăţi puzzolani ce precum praful de silice, a unor agregate pe sorturi mici cu o curbă granulometrică proie ctată să determine cel mai mar e grad de compactitate posibil, prin introducere a suplimentară a unor fibre scurte l ungi sau hibride (combinaţii de fibre scurte cu fibre lungi) la care se adaug un tratament termic ade cvat, uzual sub formă de păstr are în atmosferă cu ab uri (Ri char d şi Cheyrezy, 1995).
Reţetele pre zentate în acest studi u sunt utilizabile pe ntru numeroase apli caţii, structurale, nestructur ale sau chiar arhitectonice. Ne bazăm în această afirmaţie pe similitudinea dintre
caracteristicile realizate, care sunt similare unor BUIP dispo nibile comercial.
Mai m ult, o car acteristică deosebită a reţetelor obţinute este utilizarea unor materiale disponibile local, unele fiind consi derate chiar deşe uri. Prin urm are, este posibilă reutilizarea unor materiale care astfel sunt valorificate şi transformate în pro duse cu valoare economică ri dicată care dau formă şi consistenţă unor realizări constructive deosebite, cu respectarea pri nci piului de bază al sustenabilităţii.
Mulţumir i
Ace st rezultat a fo st po sibil cu sprijinul financiar al CNC SIS prin proiectul PN II – IDEI – ID 1053/2007. Un sprijin extins sub formă de mate riale a fo st furnizat de Lafarge România, l a care s-a s-adăugs-at şi BASF Românis-a. Mulţumim pentr u sprijinul acor dat.
BIBLIOGRAFI E Abdelrazig B. (2008), Pr op erti es & Appli cati ons of Cer aCem Ul tr a High Perf orm ance Sel f Comp acting C oncre te, ICCBT 2008. AFGC/SETRA Working Gr oup (2002), Ultr a
High Per for man ce Fibre -Reinforce d Concre te – In terim Recommend ati ons, Repor t, Associ ati on Fran çaise de Géni e Civil, Par is, Fran ce, 2002.
Aïtcin P., Delagrave Y., Beck R. (2000), A 100-m High Prefabricated Concrete Pole: Why not?
Proceedings of the IEEE In ternational Conference on Transmission şi Distribution, Constructi on, şi Live Line Maintenance, pag. 365-374.
Behloul M., Lee K. (2003), Ductal® Seonuy footbridge, Structural Concrete4(4):195-201. Blai s P., Couture M. (1999), Pr ecas t, Pres tress ed
Pedes tri an Bridge – World’ s Firs t Re activ e Powder C oncrete Stru cture, PCI Journal
Sept-Oct., pag. 60-71.
Buchman I. (1999), Be toane de ultra în altă perf orm anţe, Un iversitatea Tehni că Timi şoara, ISBN 973-9400-55-8.
Corb u O. (2011), Betoane Perf orm ante, teză de doctor at, Univer sitate a Tehni că Cluj- Napoca, Cluj- Napoca.
Corbu O., Măgureanu C., Oneţ T., Szilágyi H. (2010),
Energy savings in the case of Ultra High Performance Concrete, Proc. of Modern Science şi Energy 2010, Cluj-Napoca. Corb u O., Măgur eanu C., Szilágyi H. (2010)
Perf orm ance C oncre te, Proc. of Conte l 2010, Sibiu.
Corb u O., Mol dov an D., Măgureanu C., Szil ágyi H. (2011), Ultr a-High Stren gth Perf orm ance C oncre te Pr op erti es, Pr oc. of fib Sym posi um Prague, ISBN 978-80-87158-29-6.
De Lar rar d F., Se dran T. (1994), Op timi zati on of ultr a-h igh -per for mance concre te by u sing a packing m odel, Cemen t and Con crete Resear ch, 24 (6 ):997-1009.
Dowd W. M., Dauriac C. E. (1996), Reacti ve Powder C oncr ete, Con struction Spe ci fie r
4(1 2):47-52.
Ductal ® (2011), A Rev oluti on ary New Materi al for New Solu ti ons, www.laf ar ge.com, accesat l a 4.04.2011.
Gao R., Liu Z. M., Zhang L. Q., Stroev en P. (2006), Static Pr oper tie s of Reactiv e Powder Con crete Beams. Key Engineering Materi als 3 02 -30 3:521-527. Gowripalan N., Gilbert R. I. (2000), Design
Guidelines for Ductal® Pre str esse d Concre te Beam s, Design Gui de, Sch ool of Civ il and Envir onmen tal Engineering, The Unive rsi ty of Ne w South Wale s, Sydney, Austr alia.
Insti tutul Naţi onal de Cer cetare-Dezv oltare În Con strucţi i şi Econ omi a Constr ucţiil or (2007), Cod de Pr actică pentru Execu tare a Lucrăril or d in Be ton, Be ton Arm at Şi Beton Pre com prim at, Par te a 1: Pr oduce re a Betonului, Indi cativ N E 012-1: 20 07. Japan Socie ty of Civil Enginee rs (2006),
Recomm end ati ons f or Desi gn an d Construction of Ultr a Hig h Stren gth Concre te Structu res – Dr af t.
Lafarge Press Kit (2008), A world f irs t for the Villa N av ar a by Rudy Ricciotti, A 40 m -long Ductal ® r oof wi th a 7.80 m can tileve r.
Lee N., Chi sh olm D. (2005), Re activ e Powder Concre te, S tudy Re port SR 146, Ltd. Judge ford, New Zealan d.
Magureanu C., Negr uti u C., Corbu O., Şoşa I. (2008), Powder C oncre te Mix tures, Pr oc. of Con structions 2008, Cl uj-Napoca.
Măgureanu C., Corbu O. (2010), Ultrahigh Performance Concrete Properties of Fresh Composition, Proc. of 3rd Advanced Composite Materials
Engineering 2010, Brasov.
Măgureanu C., Hegheş B., Corbu O., Szilágyi H., Şoşa I. (2008), Beh aviour of high şi Ultr a High Performance Fibre Reinforced Concrete, 8th HSC/HPC Symposium, Tokyo.
Pliskin L. (1994), Beton a h aute s p erf orm ances:
aspe cts reglem entaire s, Pari s.
Program IDEI PNII (2007-2010), Betonul de ultraînaltă rezistenţă – ecologia mediului, cod CNCSIS 1053. Rebentr ost M., Wigh t G. (2009), U HPC Perspe ctive fr om a Spe ci alis t Cons tructi on Comp any, UH PFRC 20 09 – Novembe r 17th & 18th – Mar sei lle, Fran ce.
Richard P., Cheyre zy M. (1995), Com pos isi on of Reactive Powd er Con cre te, Cemen t an d Con cre te Rese ar ch 25 (7 ):1501-1511. Schmidt M., Fehling E., (2005), Entwicklung,
DaueURaftigkeit und Berechnung Ultra-Hochfester Betone (UHPC). Forschungsbericht DFG FE 497/1-1. Structural Materials şi Engineering Series, No. 1. Kassel University Press, ISBN 3-89958-108-3.
Tanaka T., Hir oyuki M., Yoshihi de S., Tadashi K. (2003), App licati on Techn ol ogy of Ul tr a High S treng th Fibe r Reinf or ced C oncr ete for A 50M Span SAK ATA MIR AI Footbridge, Our World in Concr ete Structures, August 2003, Singapore, pag. 131-138.
U.S. Dept. of Tran sportation - Feder al Highways A dmini stration (Aug ust, 2006), Materi al Pr oper ty C haracte rizati on of Ultra-Hig h Perf orm ance Concr ete Pres tress ed I-Gird ers (Publ icati on No. FHWA-HR T-06-103).
Vicenzin o E, Culham G, Pe rry V. H., Zakariasen D, Chow T. S. (2005), Firs t Use of UHPFRC in Thin Precas t Concr ete Roof Shell for C anadi an LRT Stati on, PCI Journal Se pt. -Oct., pp. 50-67.
Walrave n J. (2002), F rom Desi gn of S tructures to Design of Materi als. Inn ovation s an d Developments in Concrete Materi al s and Con struction, Pr oc. of th e Inte rnati onal Con feren ce, Univer si ty of Dundee, Scotland, U K, 9-11 Sept., pag. 805-818.
