Influenta cimentului asupra calitatii si durabilitatii betoanelor rutiere si aeroportuare

Cimentul destinat realizarii betoanelor rutiere si aeroportuare prezinta unele particularitati care influenteaza atat proprietatile betonului in stare proaspata cat si durabilitatea acestuia pe durata exploatarii.

Cimenturile cu intarire rapida trebuie folosite numai pe timp rece sau pentru lucrari de reparatii ale betoanelor rutiere si aeroportuare, deoarece ele asigura o buna comportare atat la fenomenul de inghet/dezghet repetat, cat si la actiunea sarurilor folosite pentru dezghet.

Cercetarile efectuate atat in laborator cat si in exploatare, pe imbracamintile din beton ale drumurilor si ale pistelor aeroportuare, au aratat ca tensiunile interne aparute in structura acestora s-au datorat unui gradient de umiditate care nu a fost constant pe toata grosimea dalei.

Riscul de aparitie a fisurilor la suprafata dalelor de beton poate fi eliminat cu cheltuieli reduse daca la executia acestora se folosesc cimenturi al caror continut de sodiu echivalent nu depaseste 1% din masa.

In conformitate cu prevederile ultimelor reglementari tehnice, avand ca obiectiv infrastructura rutiera si aeroportuara, respectiv normativul NE 014 – 2002 privind executia imbracamintilor rutiere din beton de ciment in sistemele cofraje fixe si glisante, cimenturile Portland EN 197-1-CEM I 42,5 R si ciment rutier SR 10 092 : 2008, ciment special pentru drumuri si piste de aeroporturi, sunt cele mai indicate pentru asigurarea calitatii si durabilitatii lucrarilor in exploatare.

Fisuri Si crapaturi aparute La betonul proaspat turnat din cauza

temperaturilor ambiante

Daca rosturile transversale ale imbracamintilor din beton nu sunt ta­iate in timp util sau daca, imediat dupa turnarea betonului, apar unele variatii de temperatura, fisurile si, ulterior, crapaturile apar la suprafata dalelor si chiar in profunzimea acestora.

In conditiile climatice specifice Romaniei, aceste tipuri de defecte apar in perioada mai–august si, in special, acolo unde betonul a fost turnat dimineata, fiind afectat atat de caldura sa de hidratare cat si de caldura razelor solare. Din aceasta cauza, betoanele turnate spre seara au o comportare mult mai buna din punct de vedere al riscului fisurarii.

Temperatura la care betonul se intareste (momentul cand betonul este lipsit de tensiuni longitudinale) poate fi numita si temperatura la care eforturile sunt nule. Daca sunt create conditii ca temperatura beto­nului sa fie apropiata de „temperatura de efort nul“ si daca nici rosturile nu au fost taiate la timp, rezulta o serie de eforturi longitudinale din cauza inhibarii contractiilor termice ale imbracamintii respective care, in final, conduc la aparitia crapaturilor transversale (fig. 1).

Crapaturile longitudinale pot aparea, de asemenea, mai ales cand imbracamintea are o latime mare, iar rosturile longitudinale taiate in betonul intarit inca nu s-au fisurat. Acesta este si motivul pentru care rosturile longitudinale trebuie taiate mai adanc, cu 40% – 45% din grosimea dalei, decat rosturile transversale care se executa pe 25% – 30% din grosimea dalei.

In mod curent, asa cum se vede din figura de mai sus, deschiderea acestor fisuri longitudinale scade pe adan­cimea imbracamintei (ca o pana).

Tensiunile de incovoiere sunt principala cauza care genereaza acest tip de fisuri, deoarece, spre deosebire de rosturile transversale, la rosturile longitudinale eforturile sunt foarte mici. Daca suprafata imbracamintii este racita brusc, apar, la fel de bine ca si eforturile de incovoiere, tensiuni intrinseci in zona superioara a imbracamintei, care pot cauza crapaturi ale suprafetei dalelor (fig. 1).

Incercarile efectuate pe amestecuri standard de beton si diferite tipuri de ciment au aratat ca cimentul poate fisura/crapa inainte sa fie complet disipata caldura lui de hidra­tare (la temperaturi de 20 0C – 25 0C) sau crapa numai dupa racirea dale­lor, incepand de la varsta de 3 – 4 zile.

Eforturile de incovoiere Si compresiune

In Romania, ca si in multe alte tari europene, imbracamintile din beton rutier si aeroportuare sunt construite fara armare, astfel ca eforturilor de incovoiere li se da o importanta deosebita, iar cele de compresiune sunt minimalizate.

Un efort de incovoiere mai ridicat, specific unui ciment, nu duce neaparat la un efort de incovoiere ridicat in beton. De aceea, mai nou, standardele europene privind cimenturile nu prezinta si cerintele pentru aceasta caracteristica.

Spre deosebire de cazul eforturilor de incovoiere, exista o buna corelatie intre eforturile de compresiune ale cimentului si cele ale betonului.

Rezistenta la inghet/dezghet Si la saruri acide

Alaturi de un raport A/C cat mai scazut, un continut ridicat de aer oclus in beton (bule cu diametrul de cca. 0,2 mm) este hotarator pentru asigurarea unei rezistente bune atat la actiunea fenomenului de inghet/ dezghet, cat si a sarurilor acide.

O buna rezistenta la inghet/ dezghet si saruri acide a betonului preparat cu adaosuri de cenusa poate fi asi­gurata numai in conditiile – destul de greu de realizat pe santier – de mentinere, in stare umeda, timp de cateva saptamani, a suprafetelor de betoane proaspat turnate.

Crapaturile suprafetei

Uneori, la suprafata imbraca­mintii vechi din beton de ciment pentru drumuri si piste aeroportuare, au fost observate o serie de crapaturi longitudinale care aveau adan­cimi variabile de numai cativa centimetri. Cauzele care au condus la aparitia acestor crapaturi sunt tensiunile intrinseci din masa betonului, datorate in mare masura si excesului de umezeala de la partea inferioara a dalelor, concomitent cu prezenta unei zone uscate la supra­fata acestora.

In zonele unde expansiunea (dilatarea) imbracamintilor din beton a fost impiedicata pe directie longitudinala, apar cu mare frecventa crapaturile longitudinale.

Toate imbracamintile asezate pe fundatii stabilizate cu ciment si care nu au un drenaj satisfacator sunt expuse riscului de aparitie a crapaturilor (fisuri cu deschideri mai mari de 3 mm) longitudinale. Asadar, se poate concluziona ca aparitia crapaturilor longitudinale la supra­fata dalelor este in directa corelare atat cu prezenta unui drenaj nesatisfacator sub dalele din beton, cat si cu utilizarea unui ciment cu echivalent de sodiu peste 1%.

Concluzii

Cimenturile care urmeaza a fi utilizate la realizarea imbracamintilor din beton pentru drumuri, autostrazi si piste aeroportuare trebuie sa indeplineasca unele cerinte specifice.

La fel cum proprietatile betonului rutier in stare proaspata sunt influentate de ciment (lucrabilitate, timp de priza, finete de macinare), cimentul este decisiv si pentru calitatea imbracamintilor de beton in stare intarita.

In scopul realizarii unor imbra­caminti din beton cu o buna durabilitate in exploatare, este necesar ca cimentul sa prezinte o serie de carac­teristici, cum ar fi:

• Tendinta redusa de fisurare in perioada de la turnare pana la taierea betonului in stare intarita;

• Rezistenta la incovoiere a cimentului sa fie cat mai mare, in scopul asigurarii unor valori crescute pentru aceasta caracteristica importanta a betonului rutier si aeroportuar;

• Cimenturile cu rezistente initi­ale mari este recomandabil sa fie folosite numai in sezonul rece sau pentru imbracamintile din beton care necesita a fi reparate in regim de urgenta;

• Pentru asigurarea unor rezistente la inghet/dezghet si saruri acide, nu se vor folosi la executia imbracamintilor din beton pentru drumuri, autostrazi si piste aeroportuare cimenturi cu adaosuri ridicate de cenusa de termocentrala;

• Pentru a se evita riscul de aparitie a fisurilor si crapaturilor la suprafata betoanelor rutiere si aeroportuare, din cauza diferentelor mari de umflare si contractie ca urmare a variatiilor de umiditate, cimenturile cu continut ridicat de alcali nu trebuie utilizate.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 60 – iunie 2010, pag. 48

Autor:
dr. ing. Viorel PÂRVU – expert tehnic constructii Drumuri si Piste aeroportuare,
director Departament Aeroporturi – SEARCH CORPORATION