FEROCIMENTUL – o solutie practica pentru realizarea, repararea si consolidarea constructiilor

Cererea crescanda de materiale de constructii cu un raport corespunzator pret-calitate a condus la conceperea de noi materiale.

Ferocimentul reprezinta un material de constructii tentant datorita pe de o parte simplitatii realizarii lui, si pe de alta parte comportarii avantajoase la diverse solicitari comparativ cu betonul armat.

Fiind un material de constructie ieftin, avand o scara foarte larga de aplicatii si permitand realizarea de elemente de constructie cu o geometrie practic nelimitata, acest material poate deveni o alternativa demna de considerat in conceperea si realizarea constructiilor.

Ferocimentul este o forma particulara de beton armat utilizata in elemente cu pereti subtiri (10-40 mm) realizate dintr-un microbeton de ciment armat cu randuri continue de plase cu diametre mici ale sarmelor, dispuse la distante reduse intre ele [1]. Plasa poate fi realizata din sarme de otel sau alte materiale potrivite acestui scop, tesaturi din fibre din sticla rezistenta la alcalii, tesatura din polipropilena sau tesaturi din materiale naturale ca bambusul si iuta.

Ferocimentul este considerat a fi o extindere a utilizarii betonului armat. Datorita distributiei uniforme a plaselor de armatura in materialul compozit si a comportarii diferite fata de betonul armat, ferocimentul trebuie sa fie considerat ca un material de constructie distinct [2].

Ferocimentul poseda proprietati de rezistenta, ductilitate si durabilitate considerabil mai bune decat betonul armat. Aceste proprietati se obtin in elemente structurale cu o grosime a peretilor in general mai mica de 25 mm, dimensiune care este aproape de neconceput la elementele din beton armat.

Ferocimentul se realizeaza prin dispunerea la intervale mici a unor multiple randuri de plase si bare subtiri impregnate cu microbeton de ciment. In timp ce elementele de beton se toarna in cofraje, elementele de ferociment se pot realiza prin aplicarea directa a microbetonului pe o armatura in forma ei finala, fara utilizarea de cofraje [3].

Continutul relativ mare (pana la 8%) de plase de sarma din otel ductil, permite imbunatatirea substantiala a caracteristicii de ductilitate a matricei de microbeton. De asemenea, dispersarea armaturii in microbeton face ca ferocimentul sa se caracterizeze prin elasticitate si rezistenta la fisurare mari.

Materiale componente

La realizarea elementelor de fero­ciment se folosesc urmatoarele materiale:

• barele de otel pentru scheletul de armatura,

• plasele de sarma,

• matricea cu materialele ei constituente respectiv ciment, agregate, apa, aditivi,

• materialele aplicate pe suprafata finita a elementului avand rol de imbracaminti protectoare.

Scheletul din bare de armatura

Scheletul de otel se foloseste in general pentru realizarea carcasei care asigura forma structurii, pe el fixandu-se apoi straturile de plase de sarma si microbetonul. Barele scheletului de otel dispuse distantat (pana la maxim 300 mm) au doar rolul cadrului pentru sustinerea plaselor de sarma. In cazul cand distantele dintre axele barelor scheletului de otel sunt mai mici (pana la 75 mm) acesta indeplineste si un rol de armatura de rezistenta a elementelor.

La realizarea scheletului de otel se utilizeaza in general otel moale OB 37 cu diametrul barelor variind intre 6-10 mm.

In cazul elementelor de ferociment solicitate intens, la realizarea scheletului de armatura se pot folosi bare din otel PC 52 sau PC 60.

Scheletul de bare poate fi realizat si din STNB.

Se recomanda ca scheletul de bare de armatura sa nu ocupe mai mult de 50% din grosimea elementului.

Plasele de armare

Pentru armarea elementelor de ferociment se folosesc diferite tipuri de plase  de sarma, impletite sau sudate cu diametrul mic al sarmelor (0,5-1 mm) si dimensiuni ale ochiurilor de la 5 la 25.

Rolul plasei de sarma si al barelor de armatura in faza initiala este acela de suport asigurand forma si sus­tinand microbetonul in starea sa proaspata, iar in stadiul intarit este de a prelua eforturile de intindere ale structurii pe care microbetonul de unul singur nu le poate prelua.

Materialul utilizat la realizarea plaselor este sarma de otel moale alba avand rezistenta la rupere de 280-420 N/mm2.

Se recomanda ca numarul de plase intr-o sectiune transversala sa fie n>0,16h, unde h este grosimea elementului.

Plasele de sarma reprezinta 1%-8% din volumul microbetonului, iar valoarea optima a suprafetei specifice este cuprinsa intre 1,4-2 cm2/cm3.

Matricea

Matricea utilizata la realizarea ferocimentului reprezinta un microbeton preparat cu ciment Portland, apa si agregate, agregatul fiind un nisip fin cu o curba granulometrica continua, avand granulatia pana la 3 mm.

Daca dimensiunile ochiurilor plaselor si distanta dintre randurile de plase o permit se pot introduce in amestecul de agregate si granule de diametre mai mari (5-7 mm).

Matricea ocupa un volum mai mare de 95% din cel al elementului, avand o influenta majora asupra comportarii produsului finit.

Proportiile recomandate pentru amestecul de microbeton in cazul elementelor obisnuite de ferociment sunt urmatoarele:

• raportul nisip-ciment in greutate variaza intre 1,5 si 2,5;

• raportul apa-ciment in greutate variaza intre 0,35 si 0,5.

Utilizarea aditivilor la realizarea ferocimentului se face in scopul:

• reducerii cantitatii de apa folosita la prepararea matricei, cu efect in cresterea rezistentei si reducerea permeabilitatii sale;

• antrenarii aerului oclus, ceea ce conduce la cresterea rezistentei la inghet-dezghet;

• imbunatatirii lucrabilitatii si a gradului de impermeabilitate;

• reglarii procesului de intarire (intarziere sau accelerare) in functie de cerintele tehnologice;

• maririi durabilitatii;

• imbunatatirii omogenitatii microbetonului.

Domenii de utilizare eficienta a ferocimentului

Caracteristicile fizico-mecanice ale ferocimentului cum ar fi rezistenta de rupere marita la intindere si incovo­iere, la oboseala si impact, comportarea buna la fisurare, capacitatea de deformare ductila impreuna cu avantaje de ordin tehnologic si economic, il recomanda pentru a fi utilizat in urmatoarele domenii:

• acoperisuri din panze subtiri;

• panouri prefabricate de pereti si plansee;

• rezervoare de apa avand capacitatea de pana la 10 m3;

• decantoare;

• bazine de tratare apei;

• piscine;

• silozuri avand capacitatea de pana la 10 to;

• conducte de aductiune;

• recipienti de stocare a biogazului;

• panouri pentru captarea energiei solare;

• constructii maritime.

Principalele avantaje care fac din ferociment un material cu larga aplicabilitate sunt:

• materialele constituente folosite la realizarea lui pot fi gasite usor in toate  zonele tarii;

• ferocimentul poate fi produs in orice forma dorita;

• indemanarea pentru realizarea ferocimentului poate fi dobandita usor;

• pentru realizarea ferocimentului nu sunt necesare unelte, scule si dispozitive complicate;

• ferocimentul poate fi reparat usor in cazul deteriorarii lui;

• este un material relativ ieftin pentru tarile in curs de dezvoltare, unde forta de munca este excedentara.

Dovedit initial a fi un material potrivit pentru constructia de barci, ferocimentul are acum multe aplicatii in constructiile industriale, in constructia de case, alimentari cu apa, repararea si consolidarea structurilor de beton. In multe tari in curs de dezvoltare ferocimentul este folosit in mare masura pentru realizare lucrarilor de infrastructura rurala si urbana.

Ferocimentul este considerat ca o tehnologie adecvata constructiei caselor in tarile in curs de dezvoltare, fapt certificat de numarul crescand de case realizate din acest material.

Optiunea pentru acest material a fost dictata de greutatea proprie mica a constructiilor, eliminarea cofrajului si existenta fortei de munca necalificate.

Multe structuri realizate din zidarie de caramida, blocuri de beton sau piatra amplasate in zone cu seismicitate ridicata, fiind structuri rigide, concepute sa preia numai eforturi rezultate din incarcari verticale au fost avariate de cutremure. Pentru consolidarea unor astfel de structuri s-a folosit ferocimentul, deoarece prin utilizarea lui:

• se pot atinge performante ridicate in ceea ce priveste ductilitatea si rezistenta;

• se imbunatateste comportarea la fisurare;

• este posibila imbunatatirea unor proprietati mecanice ale structurilor reabilitate;

• modificarea si repararea ulterioara a ferocimentului nu este dificila;

• greutatea suplimentara adusa prin adoptarea ferocimentului pentru consolidare este mica, ceea ce nu conduce la necesitatea maririi capa­citatii portante a structurii initiale;

• pot fi preluate eficient variatiile termice, se poate realiza impermeabi­litatea elementelor pe care este aplicat, fara a aduce modificari conceptului arhitectural al structurii;

• este o solutie flexibila in ceea ce priveste modificarile ulterioare.

Cercetarile privind utilizarea ferocimentului la lucrari de reparatii si consolidari au relevat faptul ca acest material este potrivit pentru refacerea peretilor, stalpilor, grinzilor, caselor, consolidarea tunelelor, rezervoarelor de apa, piscinelor.

Bibliografie

[1] Paul B. K. and Pama R. Ferrocement, Bangkok Thailand, International Ferrocement Information Center, Asian Institute of Technology Bangkok, 1978.

[2] Pama R, Research on Ferrocement-Global Perspective. Journal of Ferrocement, Thailand, Vol.20, nr. 4, october 1990.

[3] ACI Committe, 549, 1988, State of Art Report on Ferrocement. Detroit, American Concrete Institute.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 41 – septembrie 2008

Autori:
Traian Onet
Ioan Berchisan
Felicia Flonta