Betonul autocompactant – noi orizonturi

Necesitatea obtinerii unor betoane durabile care sa poata umple bine formele, fara mijloace energice de compactare, a fost rezolvata prin utilizarea aditivilor fluidizanti si apoi superfluidizanti. Totusi, betoanele fluide prezentau pericolul segregarii.

Obtinerea betoanelor autocompactante (BAC) [self compacting concrete (S.C.C)] reprezinta o noua descoperire, betonul fluid care nu segrega si nici nu musteste. Betonul autocompactant este un beton cu compozitie bine determinata care, in stare proaspata, curge sub propria greutate, umple cofrajul, indiferent de forma acestuia si atinge factorul maxim de compactare fara a necesita vibrare, oricare ar fi configuratia armaturii in sectiune.

Fluiditatea si rezistenta la segregare a betonului autocompactant confera acestuia omogenitate ridicata, in conditiile in care volumul de aer oclus in beton este minim. BAC este frecvent realizat cu raport apa/ciment, asigurand intarire rapida si inalta rezistenta potentiala.

Conceptul de beton autocompactant a fost introdus in terminologia de specialitate a industriei betonului in anul 1986 de profesorul japonez H. Okamura, fiind considerata cea mai revolutionara descoperire in domeniul betonului din ultimii 50 ani. Colectivul condus de cercetatorul japonez K. Ozawa a fost primul care a reusit sa produca betonul autocompactant la nivelul de prototip, in anul 1988, beneficiind de rezultatele remarcabile inregistrate in domeniul betonului de inalta rezistenta, pentru care exigentele de fabricare si punere in opera erau mult mai severe decat pentru betonul obisnuit.

În prezent, in Japonia, industria de prefabricate este directionata spre adoptarea BAC in productia zilnica.

Utilizarea BAC la realizarea structurilor monolite si a celor prefabricate s-a extins treptat in toata lumea. În SUA, o statistica recenta elaborata de National Precast Concrete Association releva faptul ca 80%-100% din producatorii de prefabricate, membri ai asociatiei mentionate, utilizeaza curent BAC in productie, dispunand de cel putin o linie teh­nologica pentru acest tip de beton. Dintre statele europene care au implementat sistematic tehnologia BAC, intr-o paleta din ce in ce mai larga de tipuri de aplicatii, trebuie citate Suedia, Danemarca, Olanda, Germania, Spania etc.

Totodata, in aceste tari au fost elaborate si puse in aplicare ample programe de cercetare-experimen­tare considerandu-se ca, prin punerea la punct a tehnologiei de productie a BAC, in viitorii 10-15 ani, se vor obtine numeroase avantaje tehnice si economice.

Betonul autocompactant este competitiv si din punct de vedere al pretului, datorita reducerii costului aferent punerii in opera, care echilibreaza costurile mai ridicate ale unora dintre materialele componente, cum ar fi silicea ultrafina sau aditivii superplastifianti polycarboxilici.

Avantajele rezulta din reducerea fortei de munca, scurtarea timpului de executie, eliminarea riscurilor produse de zgomot si vibratii, simplificarea procesului de punere in opera si imbunatatirea calitatii.

De fapt, costul materiilor prime ale BAC este mai mare cu circa 13%-30% decat cel al amestecurilor obisnuite, cu proprietati similare. Cu toate acestea, analiza costului releva ca, desi pretul de vanzare a BAC este redus cu cateva procente, din cauza scaderii necesarului de forta de munca si a timpului de construire, profitabilitatea este crescuta cu aproximativ 10%.

Aspecte privind tehnologia BAC

Proiectarea si realizarea practica a BAC presupune numeroase dificultati, legate de concilierea unor proprietati ce sunt prin natura lor contradictorii; de exemplu, necesitatea unei fluiditati mari si lipsa totala a segregarii, care depind de materiile prime utilizate in compozitie astfel:

• trebuie realizata o pasta foarte fluida, suficient de densa, pentru evitarea segregarii si pierderea omogenitatii;

• marea fluiditate a betonului este obtinuta prin utilizarea unui dozaj ridicat dintr-un superplastifiant performant (cu o capacitate de reducere a apei de preparare la lucrabilitate egala de cel putin 30%-32%). Însa, mare atentie! Un dozaj in exces de superplastifiant antreneaza, in cele mai multe cazuri, segregarea;

• segregarea poate fi controlata, printr-un dozaj ridicat de material fin si foarte fin in compozitie si prin folosirea unui agent de vascozitate; insa, si in astfel de cazuri trebuie atentie, deoarece obtinerea unei mari rezistente la segregare are ca rezultat o reducere mai mare sau mai mica de fluiditate, cu pierderi in performantele de autocompactare ale BAC. De aceea, optimizarea cuplului fluiditate-nesegregare creeaza numeroase probleme, in special la executie, unde continutul in materiale fine si foarte fine al materiilor prime poate sa varieze in decursul unei zile de lucru.

Sigur ca apar si unele aspecte tehnico-economice care sunt relevante de la caz la caz la proiectarea si executia lucrarilor cu BAC. Dintre acestea mentionam:

• un dozaj ridicat dintr-un superplastifiant performant atrage costuri suplimentare;

• agentii de vascozitate au preturi si mai mari comparativ cu superplastifiantii si obliga, pe baza celor aratate mai sus, la eforturi suplimentare pentru stabilirea cuplului superplastifiant-agent de vascozitate.

• cresterea dozajului de ciment peste anumite limite atrage, de asemenea, costuri suplimentare, cresterea caldurii de hidratare degajata in perioada initiala de intarire a BAC si pericolul fisurarii mai mult sau mai putin accentuate, datorate eforturilor din tensiunile interne, care pot depasi rezistenta la intindere a BAC la varste mici.

Concluzii

Betonul autocompactant nu este un beton nou ci, mai degraba, o aplicatie noua ce deriva din dezvoltarea rapida a tehnologiilor dintre cele mai sofisticate.

Tinand seama de numeroasele avantaje ale utilizarii BAC: scurtarea perioadei constructiei, asigurarea compactitatii structurii in zone in care compactarea e dificila, calitatea deosebita a suprafetei betonului, eliminarea zgomotului vibrarii (la fabricile de prefabricate), dar mai ales aplicatiile spectaculoase (betoane turnate sub apa, tuneluri, baraje, coloane de otel umplute cu beton etc.) se considera ca studierea acestora, imbunatatirea ca­litatii, a metodelor de testare, standardizarea lor si reducerea costurilor sunt obiective importante pentru cercetari viitoare.

Bibliografie

1. H. OKAMURA, M. OUCHI, Self-Consolidating Concrete (SCC), Journal of Advanced Concrete Technology);

2. G. DE SCHUTTER, Guidelines for Testing Fresh Self-Compacting Concrete, September 2005.

3. *** – Constructional Procedure for Concrete Hollow Decks Type Bubble Deck;

4. *** – BIBM, CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC, The European Guidelines for Self Compacting Concrete, Specification, Production and Use, 2005.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 53 – octombrie 2009

Autori:
prof. univ. dr. ing. Nicolae FLOREA,
drd. ing. Ciprian ASAVOAIE,
drd. ing. Sergiu CALIN – Universitatea Tehnica „Gh. Asachi“, Iasi