Protecția armăturii împotriva coroziunii
Conform Eurocodurilor actuale, este prescrisă grosimea minimă a stratului de acoperire cu beton (cnom). Grosimea unui astfel de strat de beton reprezintă cea mai mică distanță de la suprafața exterioară a elementului din beton armat până la prima armătură. La elementele liniare aceasta este etrierul, iar la elementele de suprafață este armătura longitudinală inferioară. Stratul nominal de acoperire se definește astfel: cnom = cmin + Δcdev
cmin este stratul minim de acoperire prescris, a cărui valoare depinde de condițiile de aderență ale betonului și armăturii, de condițiile de mediu, de acoperirile de pe armătură etc. Δcdev este valoarea care reprezintă abaterea în execuție. În funcție de clasa de expunere a elementului din beton armat există valori diferite ale stratului nominal de acoperire; acesta variază cel mai adesea de la 2,5 cm la 3,5 cm. Pentru fundații se consideră că este 5cm.
Comportarea mortarului de ciment și a betonului la încălziri și răciri frecvente
Rezistența betonului proaspăt poate fi crescută rapid prin încălzire treptată cu abur sau prin menținerea în apă încălzită progresiv, urmată de o răcire lentă. În acest mod, după o procedură de o zi, apar rezistențe la care, prin procedura obișnuită, se ajunge după câteva săptămâni. Gradul efectului depinde de ciment și de tipul agregatului, însă cu betonul sărac se obțin rezultate mult mai bune decât cu betonul bogat.
Dacă încălzirea și răcirea se fac în limite largi, în elementul de beton vor apărea eforturi considerabile dacă încălzirea și răcirea se execută rapid. Într-un asemenea caz, și mai ales la repetare frecventă, trebuie luată în calcul apariția fisurilor care pătrund din exterior spre interior, influențând caracteristicile mecanice ale betonului. În acest sens, diferitele cimenturi se comportă diferit, motiv pentru care, în scopul utilizării practice, se recomandă o alegere atentă a cimentului.
Permeabilitatea termică a betonului
Coeficientul de conductivitate termică al betonului depinde de proprietățile agregatului și ale cimentului, de cantitatea de ciment, de cantitatea de apă de amestec, de umiditatea betonului, precum și de nivelul temperaturii. Prin încercări cu plăci de 10 cm grosime și din beton puternic uscat, s-a constatat că coeficientul de conductivitate termică λ este de 1,163 W/mK la 10 oC, iar cu plăci din beton care a stat în apă ajunge până la 2,326 W/mK. Plăcile mai groase au dat coeficienți de conductivitate termică mai mari; valoarea maximă a fost 2,38 W/mK.
Diluatarea betonului la căldură
Dilatarea depinde în mare măsură de agregat, apoi de umiditatea betonului, precum și de cimentul însuși. Valorile limită cunoscute până acum la 0 până la 40 oC sunt de circa 6 până la 13*10-6 m/m pentru fiecare grad.
Rezistența la încărcări repetate
1. Rezistența la compresiune la oboseală. Noțiunea de rezistență la oboseală este folosită aici în sens general; pentru aplicarea tehnică trebuie întotdeauna indicată rezistența la oboseală (compresiune, tracțiune, compresiune și tracțiune alternante, încovoiere, forfecare, forfecare pură, flambaj), precum și modul de solicitare (numai liniștit, numai repetat, parțial liniștit și parțial repetat).
Rezistența la compresiune la oboseală sub încărcare constantă: trebuie așteptat ca rezistența la încărcare de lungă durată să fie de cel puțin ¾ din rezistența care apare la încercarea obișnuită la compresiune.
Rezistența la compresiune la oboseală din cauza încărcărilor repetate (rezistența dinamică de bază): s-a constatat că rezistența dinamică de bază la compresiune a stâlpilor de beton de compoziții diferite, în special cu cantități diferite de ciment și cu granulații diferite, este de cel puțin 0,5 din rezistența prismului la încărcare obișnuită până la rupere. În acest caz s-au efectuat 260 cicluri de încărcare pe minut; numărul total de cicluri pentru care a fost determinată această rezistență dinamică de bază a fost de două milioane. Odată cu creșterea numărului de cicluri pe minut (s-a testat cu 10 până la 450 cicluri pe minut), a crescut și numărul de repetări care conducea la rupere.
Rezistența la compresiune la oboseală sub acțiunea simultană a sarcinilor statice și repetate: Când la sarcinile repetate s-au adăugat sarcini statice, odată cu creșterea sarcinilor statice au scăzut valorile amplitudinilor sarcinilor repetate, care altminteri se repetau de două milioane de ori. De exemplu, fig. 1 arată că amplitudinile sarcinilor repetate S au fost:
- la încărcare staționară pentru σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- la încărcare liniștită pentru σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- la încărcare statică pentru σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Fig. 1
Fig. 2
2. Rezistența la încovoiere a betonului la oboseală. Încercările prezentate în fig. 2 pentru grinzi menținute permanent în stare umedă au arătat, la încărcarea dinamică de bază, că rezistența la încovoiere la oboseală este de 28 kg/cm2, în timp ce rezistența obișnuită la încovoiere era de 53 kg/cm2, ceea ce corespunde raportului 0,53.
Beton ușor
Betonul ușor (beton cu greutatea sub 18 kN/m3) se obține prin utilizarea agregatelor ușoare, poroase, cum ar fi: piatra ponce, zgura de furnal, zgura de cazan; de asemenea, prin utilizarea mortarului din nisip natural sau artificial și făină cu adaosuri care, la prepararea mortarului, dezvoltă gaze (beton gazos) sau provoacă spumare în mortar (beton spongios).
Betonul ușor, printre altele, este folosit pe scară largă pentru realizarea blocurilor de zidărie și a plăcilor din piatră ponce pentru pereți și acoperișuri; în stare uscată este un slab conductor de căldură; rezistența este moderată, dar se reglează ușor, astfel încât pot fi realizate cu siguranță blocuri ușoare pentru pereții portanți ai clădirilor de locuințe.
Ca mijloc de producere a gazelor în betonul celular se folosește pulberea de aluminiu. În funcție de cantitatea de adaosuri, precum și de alți factori, se obține un material mai mult sau mai puțin poros, cu o greutate în stare uscată de aproximativ 3 kN/m3 și mai mult.
1. Greutatea volumetrică a betonului ușor. Cu piatră ponce naturală se pot garanta greutăți volumetrice – înțelegând în stare uscată la 105 oC – începând de la 7 kN/m3 în sus, cu rezistențe la compresiune de 2 MPa. Greutatea volumetrică ce poate fi așteptată reprezintă aproximativ suma agregatului și a cimentului în stare vrac. Betonul celular cu greutăți volumetrice peste 8 kN/m3 este, de regulă, necorespunzător din punct de vedere tehnic.
2. Rezistența la compresiune a betonului ușor. Pentru betonul turnat se pot obține fără măsuri speciale rezistențe de 8 MPa, iar cu pietriș chiar până la 12 MPa. Sunt necesare încercări permanente de verificare a adecvării. Betonul poros (betonul celular și betonul spumos) este potrivit pentru pereți portanți numai după întărirea sub presiunea aburului. Cu materii prime adecvate se pot asigura greutăți volumice de 6 kN/m3 și rezistențe la compresiune de 5 MPa.
3. Rezistența la încovoiere a betonului ușor. Raportul dintre rezistența la încovoiere și cea la compresiune s-a dovedit, în limitele necesităților practice, relativ mare, iar pe măsură ce rezistențele cresc, acest raport scade.
4. Gradul de contracție al betonului ușor. Gradul de contracție depinde în principal de elasticitatea agregatului, precum și de cantitatea de compoziție a cimentului întărit; contracția betonului ușor este mai mare decât contracția betonului de pietriș. Betonul din concasaj de cărămidă a arătat în decursul unui an un grad total de contracție de aproximativ 0,65 mm/m. Elementele livrate proaspăt din piatră ponce naturală s-au scurtat, în 14 m luni, cu aproximativ 0,8 mm/m. Probele de beton celular și beton spumos care au întărit la aer au arătat contracții încă mult mai mari, chiar peste 2 mm/m. Nu trebuie uitat că orice beton, la umezirea prin ploaie și zăpadă topită, se umflă, iar la uscarea ulterioară se contractă din nou.
Fig. 3
5. Coeficientul de conductivitate termică. Coef. de conductivitate termică scade odată cu greutatea volumică și, în aceleași condiții, devine cu atât mai mic cu cât porii de aer sunt mai mici și mai uniform repartizați. Pentru betonul turnat uscat la aer a rezultat (λ = 0,4625 pentru 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 pentru 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 pentru 16 kN/m3). Pentru betonul celular uscat la aer, datele sunt prezentate în fig. 3.
NOTĂ:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3