Lucrare constructii - calculul tehnologic al unei statii de betoane "tsekouras" care sa produca 5800 t/zi beton proaspat tip c12/15

LUCRARE DE DIPLOMA CONSTRUCTII - CALCULUL TEHNOLOGIC AL UNEI STATII DE BETOANE "TSEKOURAS" CARE SA PRODUCA 5800 T/ZI BETON PROASPAT TIP C12/15

MEMORIU TEHNIC

Betonul simplu, armat si precomprimat, material compozit si asociat, este in prezent materialul de constructii cu cea mai larga utilizare si studiile si prognozele intocmite in diverse tari rezulta ca si in continuare, in anii pana la sfarsitul secolului 20 primele decenii ale secolului 21, betonul ramane principalul material de constructii. Cu peste 2 miliarde de m³ pe an, cu o gama larga de utilizari in constructii foarte variate betonul este materialul fara de care in prezent nu poate fi conceputa practic nici constructiile de importanta deosebita sau de amploare deosebita.

Dintre factorii mai importanti ce au determinat aceasta dezvoltare, fara precedent a betonului, se mentioneaza: proprietatile remarcabile, rezistenta foarte buna la compresiune, durabilitatea in timp, siguranta la exploatare, posibilitatea de a fi turnat in multe variante, posibilitatea de a fi colorat in masa in diferite nuante de culoare, de a fi sculptat, polizat, etc., eficienta economica ridicata, pret de cost redus al materialelor componente, instalatii relativ simple de preparare, transport si punere in operare comporta procedee tehnologice simple de fabricare, fiind printre putinele materiale compozite ce se pot forma "in situ", procurare relativ usoara a materiilor prime necesare, a rezervelor uriase de materii prime de care se dispune pentru fabricarea betonului, comparativ cu alte materiale de constructii, pentru asigurarea rezistentei la intindere in cazul betonului armat si precomprimat, situatii in care cele doua materiale isi completeaza reciproc proprietatile favorabil asigurand cresterea avantajelor tehnico-economice ce se obtin in realizarea diferitelor lucrari.

Cunoasterea tuturor caracteristicilor materialelor, a interdependentei dintre factorii de compozitie, tehnologici, de mediu si proprietatile betonului proaspat si intarit, inclusiv durabilitatea acestuia in timp indelungat in exploatare, este o conditie esentiala pentru specialistii care lucreaza in constructii, pe santiere.

Pe un santier de constructii numai calitatea cimentului este garantata de furnizor intr-un mod similar cu a otelului si daca se alege un ciment adecvat, rareori cimentul este cauza unor defecte ale structurii din beton armat sau precomprimat.

Dar materialul de constructii este betonul si nu cimentul, iar compozitia lui este formata in afara de ciment, din agregate naturale sau artificiale in proportie de circa 4/6-4/5 din masa betonului, din apa de amestecare, din aditivi si alte adaosuri. Calitatea lucrarilor fiind sensibil influentata si de tehnologia de preparare, de modul in care a fost transportat si pus in opera si de protectia lucrarilor realizate in prima perioada de intarire.

Betonul este unul din putinele materiale ale carui rezistente la compresiune cresc in timp. Acest lucru a condus la ideea ca betonul are rezerve importante de rezistenta si implicit la acreditarea in randul unor oameni mai putin avizati, a unei conceptii simpliste despre beton, tehnologia de preparare si punere in opera si despre comportarea in timp in diverse conditii de exploatare a betonului. De aceea uneori se uita faptul ca prin compozitie si tehnologie ca elemente preexistente, betonul este aproximativ acelasi. Betonul de slaba calitate contine aceleasi componente ciment, agregate, apa, eventual adausuri si aditivi, dar in proportii neadecvate, rezultand un amestec de exemplu fluid, neomogen ce segrega la transport si la punerea in opera si se deterioreaza la scurt timp dupa exploatare.

Nerecunoasterea si neaplicare in practica a masurilor ce decurg din aceste interdependente pot avea consecinte din cele mai grave, atat sub aspect calitativ, tehnic si economic, cat si al ritmului de executie. Cu aceleasi materiale componente si cu aceeasi dotare tehnica, in general fara consumuri si costuri suplimentare, specialistii cu o buna pregatire profesionala, prepar si pun in opera numai betoane de calitate superioara, cu performante remarcabile si durabilitate in timp indelungat.

Capitolul 1

Tehnologia de fabricatie

1.1.Produs finit. Proprietati

Betoanele sunt materiale cu pondere foarte mare in industria constructiilor si sunt folosite pentru realizarea structurilor de rezistenta ale constructiilor, cat si pentru alte tipuri de lucrari.[1]

Prin prisma rolului pe care il joaca in stabilitatea si functionalitatea constructiilor, betonul trebuie sa fie un ansamblu durabil, din punct de vedre al rezistentelor la solicitari mecanice si din punct de vedere al comportarii la actiunea factorilor de mediu.

Betonul proaspat este format din amestecul unor constituenti foarte diferiti: lichidul (apa de preparare),unul sau mai multe materiale in stare de pulbere fina (ciment, adaosuri de cenusa de termocentrale, calcar fin macinat, silice ultrafina, etc.), materiale granulare (agregate fine si grosiere).

Pentru betonul proaspat intalnim in literatura mai multe definitii, din care mentionam:

• In mod simplificat, betonul proaspat poate fi considerat un ansamblu de agregate mari, distribuite mai mult sau mai putin uniform in pasta de ciment formata de cimentul utilizat ca liant, eventualele materiale pulverulente utilizate ca adaosuri, particule fine de agregat si apa de amestec;
• Conventional, betonul poate fi considerat un sistem spatial complex in care ansamblul agregatelor mari formeaza structura sistemului spatial, iar pasta de ciment reprezinta materialul de legatura al nodurilor structurii si de umplere a golurilor dintre elementele structurii spatiale;
• Cimentul, adaosurile de material pulverulent, fractiunile fine din agregat si apa formeaza o pasta relativ omogena, in care plutesc agregatele mari; acest sistem se numeste beton.

Caracteristicile pastei de ciment variaza sensibil in functie de natura liantului, finetea de macinare, eventualele adaosuri active sau inerte utilizate la macinarea cimentului sau la prepararea betonului, cantitatea de apa de preparare, aditivii folositi si modul de preparare.

Proprietatile betonului proaspat

Dintre proprietatile betonului proaspat, mentionam lucrabilitatea, consistenta, segregarea, separarea apei de preparare, densitatea.

Lucrabilitatea

Prin lucrabilitate intelegem un ansamblu de proprietati ale betonului proaspat, care permit pastrarea omogenitatii in timpul transportului, compactarii si finisarii betonului proaspat, asigurand rezistente mecanice ridicate, impermeabilitate, rezistenta la actiunea agentilor chimic-agresivi pentru betonul intarit.[5]

Se intelege ca lucrabilitatea este conditionata de specificul fiecarei lucrari si de cantitatea de energie consumata pentru compactare.

Din definitiile date lucrabilitatii in literatura de specialitate amintim:

• Lucrabilitatea poate fi definita ca fiind cantitatea de lucru util intern necesar pentru a realiza o compactare completa;
• Un beton poseda o buna lucrabilitate atunci cand umple complet tiparele pentru care a fost preparat si isi conserva omogenitatea;
• Se considera lucrabil un beton care ramane omogen in timpul manipularii si transportului si se pune usor in opera cu un consum minim de energie pentru compactare.

Metodele utilizate in Romania pentru determinarea lucrabilitatii, prevazute in STAS 1759-88, sunt: metoda tasarii, metoda determinarii gradului de compactare, metoda de remodelare VE-BE

Consistenta

Este un alt termen utilizat pentru caracterizarea amestecului de beton proaspat sub actiunea masei proprii sau a unor forte exterioare, precum si continutul de apa din beton, exemplu beton vascos plastic, fluid si este influentata de cantitatea de apa de preparare, granulozitate si de natura agregatului, cantitatea si tipul cimentului, procentul si tipul aditivului si adaosurile pulverulente utilizate in compozitia betonului.[5]

Consistenta este determinata de doi factori: fortele de frecare dintre granulele solide din amestec si fortele de coeziune pe care mortarul le executa asupra granulelor de pietris.

Valoarea fortelor de frecare dintre componentele solide depinde de: forma granulelor determina consistente diferite cand este rotunjita fata de granulele cu muchii si de aspectul suprafetii, suprafetele netede, fata de cele aspre, rugoase, determina forte de frecare diferite.

Valoarea fortelor de coeziune sunt determinate pentru omogenitatea amestecului si depinde de : volumul mortarului, cu cat volumul este mai mare coeziunea este mai buna, asigurand omogenitatea amestecului si consistenta mortarului, un mortar vascos in conditiile unui volum suficient asigura o buna coeziune si omogenitate.

Segregarea

Este definita ca separarea unora din constituentii betonului proaspat sub actiunea diferentelor de dimensiuni si masa particulelor componentilor amestecului de beton.[1]

Segregarea poate fi eliminata prin alegerea unei granulozitati adecvate, folosirea aditivilor si aplicarea de procedee corecte pentru manipularea, transportul si compactarea betonului proaspat.

Separarea apei de preparare

Separarea apei de preparare la suprafata elementelor din beton este o forma de segregare, in care o parte din apa de amestec tinde sa se ridice la suprafata elementelor din beton in timpul compactarii.[1]

Tendinta de separare a apei in scopul reducerii acesteia este influentata favorabil de cresterea finetii de macinare a cimentului, cresterea continutului in fractiuni fine si foarte fine din beton, alegerea unei granulozitati corecte pentru agregate, folosirea aditivilor si a unei lucrabilitati adecvate lucrarii care se executa.

Densitatea betonului proaspat

Definita drept masa unitatii de volum a betonului in stare proaspata, reprezinta prin consistenta sa un indicator al conservarii omogenitatii betonului, calitatii si respectarii proportiilor componentilor din fiecare sarja la centralele de beton.[1]

De asemenea in tehnologia betonului usor, betoanelor grele pentru constructii hidrotehnice sau a betoanelor foarte grele pentru centrale atomoelectrice densitatea corect masurata reprezinta atat un mijloc de control rapid si eficient al variatiilor in omogenitate cat si indicator de baza asupra proprietatilor betoanelor intarite, precum capacitatea de izolare termica de beton usor, gradul de impermeabilitate, rezistentele mecanice si la inghet-dezghet repetat al betonului greu pentru constructiile hidrotehnice, capacitatea de izolare la radiatii a betoanelor foarte grele pentru centrale atomoelectrice.

1.1.1 Metode de masurare a lucrabilitatii

Lucrabilitatea - este o caracteristica complexa a betonului proaspat, care exprima faptul ca acesta ramane omogen in timpul transportului si turnarii si in acelasi timp poate fi usor pus in opera, in conditiile in care umple cofrajul ce da forma elementului de constructie si ajunge la grad de compacte necesar cu consum mecanic cat mai mic.

Metoda tasarii

Este o metoda care nu masoara direct lucrabilitatea, este foarte utila pentru verificarea omogenitatii unui beton de o anumita compozitie. Metoda consta in masurarea tasarii betonului proaspat, sub greutatea proprie.

Metodele utilizate in Romania pentru determinarea lucrabilitatii, prevazute in STAS 1759-88, sunt: metoda tasarii, metoda determinarii gradului de compactare, metoda de remodelare VE-BE.

Mod de lucru

Se umezeste interiorul trunchiului de con si se aseaza pe o suprafata orizontala plana, rigida, umezita si neabsorbanta de min. 700x400 mm. Se umple trunchiul de con cu beton in trei straturi, fiecare corespunzand aproximativ unei treimi din inaltime. In fiecare strat se dau cate 25 impunsaturi (respectiv 50 pentru conul cu inaltimea de 40), cu ajutorul vergelei, repartizandu-se uniform pe suprafata betonului. Pentru stratul inferior este necesar de a inclina vergeaua si de a face aproximativ jumatate din impunsaturi de-a lungul perimetrului, apoi se continua cu impunsaturile verticale in spirala pana in centru. Stratul inferior se impunge pe toata grosimea sa. Se repeta operatia de indesare in stratul al doilea si in stratul superior, fiecare pe toata grosimea sa, astfel ca vergeaua sa patrunda usor stratul situat dedesubt.

Pentru a umple si a indesa stratul superior, se monteaza prelungitorul si se introduce beton in exces asigurandu-se mentinerea acestui exces pe toata durata de indesare. Dupa ce stratul superior a fost indesat, se inlatura prelungitorul si se niveleaza suprafata betonului prin ferestruie cu ajutorul riglei metalice sau cu vergeaua metalica prin rulare. In timpul umplerii si compactarii betonului, trunchiul de con se mentine fix pe suprafata plana, cu ajutorul celor doua placute.

Se curata betonul cazut in jurul trunchiului de con. Se procedeaza la ridicarea trunchiului de con, operatie care trebuie sa se faca in 510 s printr-o miscare verticala, constanta, evitandu-se deplasarile laterale sau rasucirile trunchiului de con. Intervalul de timp de la inceperea umplerii trunchiului de con si pana in momentul ridicarii complete a acestuia nu trebuie sa fie mai mare de 150 s.

Imediat dupa ridicarea trunchiului de con se masoara tasarea (diferenta h_t dintre inaltimea acestuia si punctul cel mai ridicat al betonului tasat) (fig. 1.1). Daca se produce o prabusire partiala sau o rupere a betonului pe o portiune, nu se ia in considerare incercarea si se repeta determinarea pe o noua proba de beton.

Daca dupa doua incercari consecutive se produce o prabusire sau o rupere partiala a betonului din masa epruvetei sau tasarea este mai mica de 10 mm, lucrabilitatea betonului se apreciaza dupa alta metoda.

Exprimarea rezultatelor.

Tasarea betonului h_t se calculeaza cu formula:

h_t = h_c - h_b   [mm]

in care: h_c - inaltimea trunchiului de con, in milimetri;

h_b - inaltimea punctului cel mai ridicat al betonului tasat, in milimetri.

Valoarea se rotunjeste la 10 mm. Ca rezultat se considera media aritmetica, rotunjita la 10 mm, a doua determinari efectuate la un interval de max. 10 min.

Metoda de determinare a gradului de compactare Waltz

Metoda consta in stabilirea raportului dintre inaltimea initiala a betonului introdus intr-un recipient de o forma data si inaltimea betonului compactat in recipientul respectiv.

Mod de lucru

Se curata cu grija suprafata interioara a recipientului si se umezeste. Se introduce betonul in recipient, lasand materialul sa cada liber de pe partile laterale ale mistriei, alternativ de la cele patru margini superioare ale recipientului. Dupa ce recipientul este umplut, se inlatura cu ajutorul riglei metalice betonul care depaseste marginile superioare evitand indesarea acestuia.

Se efectueaza compactarea betonului cu ajutorul mesei vibrante sau a vibratorului de interior, pana cand nu se mai constata reducerea volumului. In timpul compactarii, betonul nu trebuie sa sara sau sa curga din recipient.

Dupa compactare se determina valoarea s in mm, respectiv valoarea medie a distantelor dintre suprafata betonului compactat si marginea superioara a recipientului, masurate la cele patru colturi ale recipientului, cu ajutorul riglei gradate.

Exprimarea rezultatelor

Gradul de compactare G_c, se calculeaza cu formula:

in care: h₁ - inaltimea interioara a recipientului, in milimetri (egala cu 400 ± 2 mm);

h₂ - inaltimea medie a betonului compactat, in milimetri;

s - valoarea medie a distantei intre suprafata betonului compactat si marginea superioara a recipientului, in milimetri.

Metoda de remodelare Ve-Be

Metoda consta in stabilirea duratei (timp Ve-be) in care o proba de beton proaspat se remodeleaza (trece de la forma initiala la forma finala convenita), sub efectul vibrarii.

Mod de lucru

Se aseaza aparatul Ve-be pe o masa de lucru orizontala si rigida. Se potriveste bine recipientul pe masa vibratoare prin intermediul piulitelor. Se umezeste tiparul in forma de trunchi de con si se aseaza in recipient. Se intoarce prelungitorul in pozitie corecta deasupra trunchiului de con si se coboara pe acesta. Se strange piulita astfel incat tiparul sa nu se poata deplasa in recipientul. Se umple tiparul si se compacteaza betonul cu ajutorul vergelei de compactare. Se desface piulita, se roteste tija cu circa 90° si se indeparteaza betonul de deasupra partii superioare a tiparului. Se ridica vertical tiparul conic deasupra betonului apucand de manere. Se aseaza discul transparent deasupra suprafetei betonului, se desurubeaza piulita si cu multa grija se coboara discul pana ce acesta este in contact cu betonul. In aceasta pozitie se poate determina tasarea betonului, folosind gradatiile de pe tija. Se pune masa vibranta in functiune si in acelasi timp se porneste cronometrul.

Se urmareste prin discul transparent cum se compacteaza betonul. In momentul in care fata inferioara a discului transparent este in intregime in contact cu betonul se opreste cronometrul si vibratorul.

Exprimarea rezultatelor

Rezultatul reprezinta timpul de remodelare Ve-be, in secunde, rotunjit la secunde intregi. In cazul cand rezultatul determinarii este o valoare limita a clasei de lucrabilitate, rezultatul se considera media aritmetica a doua determinari, rotunjite la secunde intregi.

Metoda factorului de compactare Glanville

Factorul de compactare Glanville este definita ca raportul dintre densitatea realizata practic in conditiile in care se efectueaza determinarea si densitate aceluiasi amestec de beton perfect compact.

Aparatul folosit consta dintru-un suport, 2 vase in forma de trunchi de con si un cilindru, suprapuse pe vertical. Vasul in forma de trunchi de con cu fundul mobil si suprafetele interioare fiind slefuite pentru reducerea frecarii. Vasul superior se umple cu beton cu atentie pentru evitarea compactarii in acest stadiu, se deschide fundul vasului si betonul cade in cel de-al doilea vas tronconic, care este mai mic decat primul si se umple pana la deversare. Dupa umplere se deschide fundul celui de-al doilea vas tronconic si betonul cade in cilindru. Betonul in exces se inlatura cu rigle dupa care se determina masa neta a cilindrului si se raporteaza la densitatea betonului compactat complet, rezultand factorul de compactare ca raportul subunitar intre cele doua densitati.

Densitatea betonului perfect compactat se obtine prin umplerea cilindrului in 4 straturi cu beton proaspat, fiecare strat fiind compactat manual sau prin vibrare.

Metoda raspandirii

Este o metoda simpla accesibila santierelor. Determinarea se efectueaza cu ajutorul unei mase de raspandire, alcatuita dintr-o planseta solida de lemn, avand suprafata patrata acoperita cu tabla zincata de 2 mm grosime si prevazuta cu maner. Planseta acoperita cu tabla trebuie sa aiba o greutate de 16 kg si este legata de postamentul masei prin balamale. Pe postament este fixat si opritorul, care permite ca planseta sa fie ridicata cu ajutorul manerului cu 4 cm.

In urma aplicarii celor 15 lovituri betonul se intinde pe masa, sub forma unei turte al carui diametru este in functie de consistenta betonului.

Modul de lucru

In mijlocul plansetei, umezita in prealabil prin stergere se aseaza un trunchi de con umezit in interior. Se tine trunchiul de con atasat si se umple cu betonul supus determinarilor, in 2 straturi egale, fiecare strat fiind compactat prin 10 lovituri usoare date de la 10 cm inaltime cu un mai de lemn.

Dupa netezirea fetei superioare a betonului din trunchiul de con, se lasa in repaus un minut , dupa care se ridica trunchiul de con drept in sus si probei I se dau 15 lovituri in 45 sec.

Raspandirea determinata conform ISO 9812 este data in tabelul 1.1

Tabel 1.1. Raspandire

1.1.2 Determinarea continutului de agregate fine

cu granule cu d_max ≤ 3,15 mm

Principiul metodei  

Metoda consta in separarea din betonul proaspat, prin ciuruire, a agregatelor cu granula mai mare de 3,15 mm si evaluarea continutului relativ de agregate avand granulele inferioare acestei limite.

Determinarea are un caracter orientativ si urmareste verificarea respectarii granulozitatii agregatului. Se aplica la betoane cu agregate cu d_max ≤ 40 mm, conform STAS 1759-88.

Mod de lucru

Se cantareste o cantitate de 12 kg beton proaspat, care se pune pe un ciur cu ochiuri de 3,15 mm. Se procedeaza la separarea sub apa a probei, cantitatea de agregate cu granule > 3,15 mm ramasa pe ciur, se lasa sa se zvante timp de 15 min pe carpa absorbanta si apoi se cantareste.

Exprimarea rezultatelor  

Continutul relativ de agregate fine avand granulele cu diametrul d_max. ≤ 3,15 mm (p₃), se evalueaza cu formula :

in care: A_g - masa agregatului total (in stare uscata) prevazuta in reteta pentru 1 m³ de beton,

in kilograme;

m - masa agregatelor cu d_max. > 3,15 mm ramase pe ciur, in kilograme;

200 - raportul dintre volumul de 1 m³ beton si volumul ocupat de 12 kg de betonconsiderat avand densitatea aparenta de 2400 kg/m³.

1.1.3 Determinarea inceputului de priza a betonului

Principiul metodei

Determinarea inceputului de priza se efectueaza masurand timpul scurs de la prepararea betonului pana in momentul cand acul aparatului Vicat nu mai strabate betonul si se opreste la distanta de 3 mm de placa de sticla, conform STAS 1759-88.

Pregatirea probei

Se ia o proba de beton de circa 3 kg din care se elimina agregatele mai mari de 3,15 mm prin ciuruire pe ciurul de 3,15 mm. Operatia trebuie efectuata in max. 10 min de la prepararea betonului. Ciuruirea se face, de regula, pe o tava metalica umezita in prealabil.

Mod de lucru

Determinarea se efectueaza in aceleasi conditii de temperatura in care se executa betonarea elementelor.

Pentru determinarea prizei betonului se umple inelul aparatului Vicat cu proba pregatita, inelul fiind asezat pe o placa de sticla. Se compacteaza prin batere usoara, dupa care se indeparteaza betonul in exces si se netezeste cu rigla metalica suprafata. Dupa aceasta operatie inelul se acopera cu o alta placa de sticla.

Inainte de incercare se controleaza daca tija aparatului Vicat (inclusiv masa aditionala) coboara liber, precum si daca aparatul indica 0, cand acul atinge placa de sticla suport. Daca pozitia indicatorului nu corespunde cu diviziunea 0, se face corectia deplasand scala.

Din 15 in 15 min se indeparteaza placa de sticla ce acopera inelul si se lasa acul incet in jos pana la suprafata probei si apoi este lasat sa patrunda liber prin propria sa masa.

Incercarea se face de fiecare data in puncte diferite. Se noteaza intervalul de timp din momentul introducerii apei la prepararea betonului pana cand acul nu mai strabate proba pe intreaga inaltime a inelului, oprindu-se la o distanta de 3 mm de placa suport. Se repeta determinarea si daca se inregistreaza oprirea tot la 3 mm de placa, acest moment este considerat inceputul prizei betonului.

Exprimarea rezultatelor

Rezultatul se considera media aritmetica a determinarilor efectuate in paralel pe trei probe.

1.1.4 Determinarea densitatii aparente

Principiul metodei

Determinarea densitatii aparente consta in determinarea masei unei probe de beton proaspat si raportarea acesteia la volumul probei respective in stare compacta.

Aparatura

- cantar pentru maxim 100kg cu precizie de 0.05%.

- recipient metalic etans de forma cilindrica sau paralelipipedica, cu pereti netezi si rigizi, confectionat din tabla de minim 2mm grosime, avand cea mai mica dintre dimensiuni egala cu cel putin de 4 ori dimensiunea maxima a granulelor agregatelor din beton, conform tabelului 1. recipientul trebuie sa aiba un prelungitor prevazut cu o garnitura de etansare cu care se fixeaza pe partea superioara a acestuia.

Tabel 1.2 Dimensiunile interioare ale recipientului

- mistrie, destinata umplerii recipientului

- rigla metalica

- utilaj de compactare

Mod de lucru

Se determina masa m a recipientului si se monteaza prelungitorul la partea superioara a recipientului. Se umezeste suprafata interioara acestora, cu o carpa umeda. Se introduce betonul proaspat in recipient cu ajutorul mistriei, asigurandu-se umplerea pana la partea superioara a prelungitorului. Se compacteaza betonul cu ajutorul masei vibratoare sau a vibratorului din interior.

In cazul betoanelor cu agregate cu dimensiunea maxima 16 si 31.5 mm se procedeaza in felul urmator:

- se umple recipientul cu beton pana la jumatatea inaltimii

- se vibreaza circa 15s, dupa care se continua umplerea recipientului pana la partea superioara a prelungitorului, dupa care se continua vibrarea.

Operatiunea de compactare se considera incheiata in momentul in care nu se mai constata eliminarea de bule de aer din beton.

Se indeparteaza prelungitorul, se inlatura cu ajutorul riglei betonul in exces, avand grija sa nu ramana goluri pe suprafata exterioara a betonului.

Se determina masa m₁ a recipientului umplut cu beton.

Exprimarea rezultatelor

Densitatea aparenta a betonului se calculeaza cu formula:

in care: m₁ - masa recipientului umplut cu beton, kg

m - masa recipientului gol, kg

V - volumul interior al recipientului, m³

Rezultatul se considera media aritmetica rotunjita la 10kg/m³, a doua determinari, care nu difera intre ele cu mai mult de 5%.

1.1.5. Determinari pe instalatia industriala

pentru betonul proaspat

Metoda tasarii

Este o metoda care nu masoara direct lucrabilitatea, este foarte utila pentru verificarea omogenitatii unui beton de o anumita compozitie.

Metoda consta in masurarea tasarii betonului proaspat sub greutatea proprie.

Metoda utilizata in Romania este descrisa in STAS 1759-88, amintita la subiectul 1.1.1.

Clasificarea betonului proaspat in functie de tasare conform datelor preluate de la statia "TSE KOURAS" este redata in tabelul 1.1.

Tabelul 1.3 Tasarea conului

Conform STAS 3622-88 betonul clasic se clasifica in functie de tasare sub propria greutate conform tabelului 1.2.

Tabel 1.4 Tasare con

Clasarea betonului proaspat in functie de tasare facuta la sectia "TSEKOURAS" corespunde cu clasificarea betonului proaspat in functie de tasare din STAS 3622-88.

Metoda determinarii gradului de compactare Wahz

Consta in determinarea raportului dintre inaltimea initiala a betonului introdus intr-un recipient de forma data si inaltimea betonului compactat in recipientul respectiv.

Metoda determinarii gradului de compactare Wahz este descrisa la subiectul 1.1.1 conform STAS 1759-88.

Clasificarea betonului proaspat in functie de gradul de compactare Wahz conform STAS 1759-88 este data in tabelul 1.3.

Tabel 1.5 Gradul de compactare

Clasificarea betonului proaspat la statia "TSE KOURAS" este conform STAS 1759-88.

Metoda de remodelare VE-BE

Consta in aptitudinea betonului dintr-un trunchi de a lua forma unui cilindru prin vibrare. Metoda descrisa la 1.1.1. conform STAS 1759-88. Clasificare betonului proaspat facuta la statia de betoane este data in tabelul 1.4.

Tabel 1.6 Remodelarea VE-BE

Conform STAS 1759-88 clasificarea betonului proaspat in functie de remodelare VE-BE este data in tabelul 1.5.

Tabel 1.7 Remodelarea VE-BE (STAS 1759-88)

Betonul proaspat obtinut la statia "TSEKOURAS" se clasifica la fel ca cel din STAS 1759-88.

Metoda raspandirii

Metoda este accesibila santierelor si se realizeaza cu ajutorul unei mase de raspandire. Metoda este redata la punctul 1.1.1.

Clasificarea raspandirii conform ISO 9812 este data in tabelul 1.6

Tabel 1.8. Raspandirea

Determinarea inceputului de priza a betonului

Inceputul de priza se determina masurand timpul scurs de la prepararea betonului, pana cand acul aparatului Vicat nu mai strabate betonul si se opreste la distanta de 3 mm de placa de sticla.

Metoda descrisa la punctul 1.1.1. este preluata din STAS 1759-88.

Inceputul betonului proaspat C12/15 este de maxim o ora si 50 de minute, iar conform STAS-lui 1759-88 este intre 1 si 10 ore.

Determinarea densitatii aparente

Determinarea densitati aparente consta in determinarea masei unei probe de beton proaspat si raportarea acesteia la volumul probei respective in stare compacta.

Metoda de determinare este descrisa in STAS 1759-88 amintita la punctul 1.1.1.

Valoarea obisnuita la statia "TSEKOURAS" a densitatii betonului proaspat tip C12/15 este de 2335 kg/m³.

1.2. Procesul tehnologic

1.2.1. Schema bloc

Schema bloc de obtinere a betonului proaspat la statia de beton "TSEKOURAS" este redata in figura 1.1.

Apa

Ciment

Sort 16-31

Sort 7-16

Sort 3-7

Sort 0-3

Amestecare

Figura 1.1. Schema bloc

1.2.2. Schita tehnologica. Descrierea procesului

Betonul proaspat obtinut la statia de betoane TSEKOURAS, are urmatoarea schita tehnologica (figura 1.2.).

In care:

1.     Incarcator cu cupa;

2.     Camere speciale cu agregate;

3.     Buncar;

4.     Dozator;

5.     Banda de cantarire;

6.     Transportor cu banda;

7.     Transportor inclinat cu banda;

8.     Buncar intermediar de agregate;

9.     Amestecatoare cu paleti;

10.  Malaxor (amestecator);

11.  Rezervor apa;

12.  Buncar intermediar de ciment;

13.  Transportor elicoidal;

14.  Burduf ;

15.  Canal de legatura pentru ventilare buncar ciment;

16.  Sistem de ventilare;

17.  Siloz de ciment;

18.  Dozator;

19.  Canal descarcare beton proaspat;

20.  Cisterna ciment.

21.  Articulatie, pozitionare snec;

22.  Sertar;

23.  Tub cauciuc panzat Ф100;

24.  Conducta din otel Ф100;

25.  Racord.

26.  Motoreductor.

27.  Depozit de agregate.

1.2.3. Descrierea procesului

Rezervorul de agregate

Agregatele sunt clasificate conform normativului DIN 1045 in urmatoare ordine:

• Nisip 0---3
• Pietris fin   3---7
• Pietris7---16
• Pietris grosier 16---31

Agregatele sunt depozitate in camere speciale, deasupra buncarelor, in timp ce camera de nisip de preferinta va fi plasata in mijloc sau la inceputul buncarelor de agregate, tinand cont de deplasarea benzii de cantarire.

Camerele de agregate sunt in urmatoarea ordine: camera de nisip, camera de pietris fin, camera de pietris si camera de pietris grosier, conform figurii 1.3.

Figura 1.3. Rezervoare de agregate.

Fiecare buncar de agregate este prevazut cu 2 elemente de dozare care sunt actionate electro-pneumatic.[11]

Ambele dozatoare pot functiona individual sau impreuna pentru a realiza o dozare fina a agregatelor in vederea obtinerii unui beton de inalta clasa.

Selectarea dozatoarelor se face de la panoul principal de comanda prin comutatorul manual, respectiv pentru functionarea automata.

Dispozitivul de cantarire a agregatelor

Cantarirea agregatelor se face gravitational printr-un sistem de cantarire aditiv.

Agregatele sunt cantarite aditiv pe rand pe banda de cantarire care este amplasata sub dozatoare in interiorul constructiei din otel a suportului rezervorului de agregate.[11]

Banda de cantarire cu buncarul de cantarire sunt articulate cu capsule dinamometrice. Greutatea din banda de cantarire si cea din buncarul de cantarire sunt considerate TARA si controlate automat prin sistemul computerizat integral dupa fiecare secventa de cantarire la nivelul zero din TARA.

Inainte de demararea sistemului de cantarire in noua tura, nivelul zero al capsulei dinamometrice trebuie controlat in computer pentru a recunoaste eroarea din functionarea acestor capsule dinamometrice. Eroarea este indicata cu minus la kg.

In timpul cantaririi agregatelor este actionat automat vibratorul cutiei de nisip pentru dozarea compartimentului de nisip.

Dupa completarea cantitatii necesare de agregat prin operare automata, agregatul este descarcat din banda de cantarire in transportorul cu banda inclinata demarand actionarea electrica a benzii de cantarire.

In functie de debit, gradatie si umiditatea agregatelor trebuie reglata usa de iesire a buncarului cu banda de cantarire pentru a se obtine o umplere optima a transportorului cu banda inclinata.

Pe perioada descarcarii complete a agregatelor din transportorul cu banda, vibratorul fixat pe buncarul cu banda de cantarire functioneaza pentru a asigura o descarcare completa a tuturor componentelor din buncar si banda de cantarire.

Dupa oprirea benzii de cantarire urmatoarea cantarire poate incepe automat sau manual.

Cantarul de agregate impreuna cu transportorul de banda este inchis complet cu o sita pentru siguranta.

La saptamana se efectueaza o calibrare a dispozitivului de cantarire cu greutati calibrate.

Banda inclinata

Banda inclinata transporta agregatele de pe banda de cantarire la buncarul intermediar de deasupra malaxorului.[11]

Rolele benzii inclinate si ale benzii de cantarire au un termen maxim de garantie si nu necesita un serviciu special, deoarece sunt complet sigilate.

Cantarul de agregate impreuna cu transportorul cu banda este complet inchis cu plasa pentru siguranta.

Lateral fata de cantarul de piatra este instalat un sistem automat de blocare prin cablu pentru motive de siguranta.

Inspectia saptamanala cuprinde reglarea tamburului de tensiuni dupa reglaj banda trebuie reverificata la functionarea dreapta, banda trebuie repornita respectand toate masurile de siguranta.

Segmentul de cantarire

Segmentul de cantarire este amplasat deasupra malaxorului si este format din:

• Buncarul intermediar pentru agregate;
• Cantarul de ciment;
• Cantarul de apa;
• Cantarul pentru aditivi chimici.

In timpul dozarii agregatelor este actionata o alta operatie automata din sistemul de comanda computerizat. Pentru obtinerea unei productivitati mari de ciment, operarea instalatiei se face in cicluri suprapuse.[11]

Simultan, cimentul este dozat prin transportorul elicoidal de ciment de la silozul de ciment, in cantarul de ciment, transportorul elicoidal operand si transportand ciment pana cand se obtine greutatea de ciment selectata in calculator.

Cantarul de ciment este dotat cu trapa de descarcare electro-pneumatica in fluture si vibrator care asigura debitul de ciment. Vibratorul opereaza in regim automat pentru intrega perioada de descarcare a cantarului de ciment pana la inchiderea supapei.

Cantarul de ciment are un sistem de ventilare care se interconectat cu sistemul de ventilare al malaxorului pentru a asigura debitul de aer cu continut minim de praf in timpul incarcarii si descarcarii cantarului de ciment.

Cantarul de ciment este prevazut cu 3 capsule dinamometrice. Tot prin calculator are loc o calibrare a cantarului de ciment si a capsulelor dinamometrice.

Cantarul de apa este prevazut cu supapa fluture actionata electro-pneumatic.

Apa va fi dozata printr-o teava de 2,5 inch, cu apa rece la o presiune de 4-6 barri, descarcand apa printr-un sistem de teava integrata in containerul de apa.Inchidera apei se face de la supapa de inchidere electro-pneumatica.

In caz de nefunctionare a capsulelor dinamometrice, greutatea dozata va fi mai mare decat cea indicata in calculator.

Buncarul intermediar de agregate preia agregatele gata cantarite de la banda inclinata pentru depozitare intermediara si o descarca repede in malaxor.

Buncarul intermediar este prevazut cu vibrator care asigura debitul de agregate. Deschiderea lui se face printr-o treapta plata deschisa electro-pneumatic. Descarcarea agregatelor se face printr-un canal direct in malaxor.

Buncarul poate fi prevazut cu un dispozitiv de desprafuire care acopera buncarul intermediar si admisia transportului cu banda inclinata pentru a preveni iesirea prafului in timpul incarcarii si descarcarii; capacul de desprafuire fiind interconectat cu un sistem de teava care extrage aerul din malaxor in timpul incarcarii in buncarul intermediar. La partea superioara a capacului actioneaza un filtru special care absoarbe aerul excesiv din sistem, malaxor si cantarul din ciment.

Malaxorul

Malaxorul este amplasat sub cantare si buncarul intermediar si primeste prin gravitatie:

• Agregate de la buncar;
• Ciment de la cantarul de ciment;
• Apa de la cantarul de apa.
• Ordinea de intrare a componentilor in malaxor este stabilita din normele DIN si pot fi schimbate in functie de beton.
• Ordinea obisnuita este:
• Agregate;
• Ciment si apa;
• Aditiv.

Timpul de mixare este de 30 sec dupa ce toate componentele se afla in malaxor.[11]

Timpul se selecteaza in calculator, iar timpii de adaugare a componentelor se poate selecta in calculator, in regim manual de operare.

Dupa ce amestecul a trecut, vana de deschidere se va deschide automat pentru ca cimentul sa se descarce prin forta gravitationala si prin sistemul de extractie prin bratele de mixare, prin canalul de descarcare si orificiul de cauciuc in betoniera.

Malaxorul este prevazut cu 2 arbori pe care sunt fixati paleti de amestecare, care sunt antrenati de 2 motoare cu putere de 37 KW.

Pentru malaxoare de 1000-1500 litri usa de descarcare se va deschide automat si complet, malaxoarele de capacitate mai mare deschid vana de descarcare in serie, pentru a nu umple prea tare betoniera.

Timpul de descarcare si deci randamentul total al instalatiei este legat direct de capacitatea betonierei care preia betonul repede.

Dozarea

La dozarea materialelor componente ale betonului se admit urmatoarele abateri:

• Agregate ± 3%
• Ciment si apa ± 2%
• Adaosuri ± 3%
• Adezivi ±5%

Pentru realizarea acestor precizii la dozare, mijloacele de dozare trebuie sa fie in buna stare de functionare si sa se supuna verificarilor periodice dupa cum urmeaza: mijloacele de dozare vor fi verificate cel putin odata pe saptamana si la un interval de cel mult 50 de ore de functionare pentru fiecare betoniera, folosindu-se greutati verificate in prealabil.

Analiza: Studiul atitudinii consumatorilor faȚa de produsele care conȚin paracetamol Analiza: Relatii publice in afaceri

Daca se constata depasirea abaterilor mentionate se va proceda astfel:

• Daca defectiunea se constata la dozarea de apa sau adezivi se va admite functionarea in continuare a instalatiei de preparare pentru un interval de maxim 5 zile, perioada in care masurarea se va face cu recipienti gradati;
• Daca defectiunea se constata la dozatoarele de ciment sau agregate se va sista prepararea betonului la instalatiile respective pana la remedierea lor.

Cel putin odata pe an se va proceda la verificarea metrologica a mijloacelor de dozare si ori de cate ori apare necesar.

In general se recomanda dozarea gravimetrica (cu balante cu parghii cu arcuri sau cu doze tensometrice).

In cazul betonierelor mobile cu capacitate maxima de 250 l care pepara betonul de clasa C 12/15 la lucrari cu importanta redusa este permisa si dozarea volumetrica.

• Pentru agregate se pot folosi ca unitati de masura cupa betonierei gradata in prealabil sau cutii etalonate;
• Pentru ciment se pot folosi ca unitate de masura sacii, cutii etalon;
• Pentru apa sau adezivi se vor folosi recipienti gradati.

Abaterile la dozarea volumetrica nu vor depasi ± 5% pentru agregati si adezivi respectiv 3% pentru ciment si apa.

1.3 Materii prime. Proprietati

Materiile prime folosite la obtinerea betonului proaspat sunt:

• cimentul;
• agregatele;
• apa.

Cimentul portland este liantul anorganic hidraulic care se obtine prin macinarea fina a clincherului de ciment portland cu un adaos de 2-4% ghips pentru reglarea timpului de priza. Clincherul de ciment portland reprezinta un semifabricat obtinut din procesul de tratare termica a materiilor prime argiloase si calcaroase pana la vitrifierea acestora si dupa procesul de racire a amestecului obtinut.

Principalele materii prime utilizate la fabricarea clincherului de ciment sunt:

• calcarele (inclusiv calcare marnoase sau argiloase);
• marnele (inclusiv marnele calcaroase sau argiloase);
• argilele (inclusiv argilele marnoase, sisturile argiloase);
• loessurile.
• zguri de furnal inalt, cenusi de termocentrale electrice, sisturi de la minele de carbuni, etc.
• adaosuri de corectie (materiale naturale si artificiale sau subproduse industrial - adaosuri silicioase, aluminoase, feruginoase), care se folosesc in scopul corectarii compozitiei chimice a amestecului de materii prime.
• gipsul, folosit ca adaos la macinare pentru reglarea timpului de priza a cimenturilor.

Amestecul de materii prime pentru fabricarea clincherului de ciment portland cuprinde aproximativ 75-80% calcar si 25-20% argila sau alte materii prime care asigura o compozitie similara.

Clincherul de ciment portland poate fi fabricat prin 3 procedee: procedeul umed, procedeul uscat si procedeul mixt. Cele mai raspandite procedee de fabricare sunt procedeul umed si procedeul uscat, fiecare dintre acestea prezentand avantaje si unele dezavantaje.

1.3.1 Compozitia chimico- mineralogica a cimentului portland

Materiile prime utilizate la fabricarea cimentului portland asigura necesarul de oxizi de calciu, siliciu, aluminiu si fier . In procesul de ardere a clincherului sub actiunea temperaturii ridicate, oxizii existenti in materiile prime reactioneaza intre ei, formand compusi mineralogici complecsi.

In clincherul de ciment se mai gasesc o faza sticloasa si, in cantitati mici, oxizi de calciu, magneziu si alti oxizi. Componentii mineralogici ai clincherului de ciment portland sunt prezentati in tabelul 1.1.

Tabelul 1.9. Componentii mineralogici ai clincherului de ciment portland

Compozitia potentiala a clincherului de ciment portland se calculeaza cu diferite formule dintre acestea formula lui Bogue fiind mult utilizata. Compozitia mineralogica a clincherelor de ciment portland poate sa varieze in limite foarte largi, in functie de compozitia chimica a materiilor prime utilizate, de procedeele de fabricatie si de viteza de racire.

In norma europeana ENV 197- 1/92 drept conditii obligatorii pentru clincherul de ciment portland sunt cerute urmatoarele:

• minim 2/3 din masa sa fie constituita din silicat tricalcic si bicalcic;
• relatia procentuala dintre oxidul de calciu si trioxidul de siliciu din compozitie sa fie mai mare de 2;
• continutul procentual in masa de oxid de magneziu sa fie mai mic de 5.

Variatia compozitiei chimico-mineralogice a clincherelor permite obtinerea unei game largi de cimenturi cu proprietati diferite, atat sub aspectul caracteristicilor fizico-mecanice, cat si sub aspectul comportarii in beton in diferite conditii de exploatare.

Hidratarea cimentului

Cimentul portland reprezinta un amestec de clincher fin macinat, in care clincherul este alcatuit din 4 componenti mineralogici principali formati la temperaturi inalte.

In prezenta apei, componentii mineralogici ai cimentului sunt supusi proceselor complexe de hidratare (combinare cu apa) si hidroliza (de descompunere), in urma carora iau nastere compusi noi hidratati (hidrosilicati, hidroaluminati, hidroferiti de calciu si hidroxid de calciu de natura gelica si cristalina. Cinetica hidratarii compusilor mineralogici variaza in functie de compozitia acestora, de temperatura, compozitia apei de amestec si eventualele adaosuri cu efect de acceleratori sau intarzietori ai proceselor de hidratare.

Mecanismele elementare de actiune a apei in procesul de hidratare sunt multiple si cuprind absorbtia fizica si chimica, hidroliza, dizolvarea, solvatarea si cristalizarea.

Produsele de hidratare ale cimentului au o solubilitate redusa in apa, astfel ca in mod practic, hidratarea granulelor de ciment nu se face complet niciodata, oricare ar fi modul de precipitare al produselor de hidratare.

Pasta de ciment intarita atat produse de hidratare (geluri si cristale), cat si o parte din nucleele granulelor de ciment nehidratate. Caldura de hidratare degajata in procesul de hidratare difera pentru fiecare component mineralogic in parte, astfel: C₃S si C₃A degaja cea mai mare parte de caldura, C₄AF - o degajare de caldura moderata, C₂S are o degajare de caldura mai lenta. Astfel, un ciment bogat in C₃A si C₃S poate sa contribuie in conditii izoterme la ridicarea temperaturii betonului cu mai multe zeci de grade Celsius.

In afara de reactiile de hidratare ale celor patru componenti mineralogici principali, in pasta de ciment se produc si o serie de reactii secundare, care pot influenta sensibil durabilitatea si proprietatile cimentului, implicit si a betonului intarit.

Proprietatile cimentului portland.

Priza si priza falsa.

Pasta de ciment rezultata din amestecul cimentului cu apa conserva catva timp dupa amestec o anumita plasticitate, ceea ce permite prepararea, transportul si punerea in opera a betonului. Dupa acest interval, procentul de ghips utilizat la macinare, finetea de macinare a cimentului, temperatura mediului, cantitatea si chimismul apei de preparare a pastei, coeziunea pastei incepe sa creasca, fiind insotita si de o crestere a temperaturii, acest moment corespunzand cu inceputul prizei. Astfel, inceputul prizei cimentului marcheaza fenomenul de trecere a pastei de la starea fluida la starea solida. Dupa inceperea prizei, pasta de ciment continua sa se solidifice in timp, pentru ca dupa cateva ore sa se transforme intr-un bloc rigid, pe care acul aparatului Vicat lasa o usoara amprenta, acest moment fiind considerat sfarsitul prizei, care coincide si cu un maximum de temperatura in pasta de ciment.

Termenul de priza falsa indica inceperea intaririi premature a unui ciment portland, in cateva minute de la preparare, fara degajare puternica de caldura. Prin reamestecarea energica a pastei de ciment, fara adaugare de apa, se restabileste plasticitatea initiala, materialul facand apoi priza normala, iar rezistentele initiale si finale nu sunt afectate.

Finetea cimentului

Deoarece hidratarea incepe la suprafata granulelor de ciment, rezulta ca viteza de hidratare depinde de finetea particulelor de ciment (granule) si pentru a obtine o hidratare rapida a cimentului este necesara o finete avansata a acestuia. Finetea de macinare a cimentului se limiteaza in general la suprafete specifice cuprinse intre 2500 si 5000 cm²/g, iar in cazul determinarii finetii de macinare prin cernere pe diferite site, conditia ce se pune este ca cimentul portland obisnuit dupa macinare sa nu contina particule cu diametru mai mare de 100 μm.

Caracterizarea finetii de macinare a cimentului se face prin determinarea suprafetei specifice exprimata ca aria totala a suprafetei granulelor unui gram de ciment, in cm²/g.

Principalele avantaje si dezavantaje ale cresterii finetei de macinare a cimentului, comparatiile facandu-se cu cimenturile cu finete corespunzatoare suprafetei specifice de circa 2500 cm2/g, prin metoda Baine sunt:

• rezistentele mecanice ale clincherului de ciment cresc cu finetea de macinare a cimentului;
• caldura de hidratare a cimenturilor creste sensibil in perioada initiala cu finetea de macinare, ceea ce favorizeaza scurtarea ciclului de productie in industria prefabricatelor si in executia lucrarilor de constructii pe timp friguros;
• cresterea finetii de macinare a cimentului contribuie la imbunatatirea lucrabilitatii betonului proaspat, la cresterea gradului de impermeabilitate si a rezistentei la cicluri de inghet-dezghet pentru betonul intarit;
• necesarul de apa de preparare creste cu finetea cimentului pentru o pasta de consistenta normala;
• cresterea finetii de macinare necesita cresterea cantitatii de gips pentru reglarea timpului de priza.

Caldura de hidratare a cimentului

Caldura de hidratare a cimentului este cantitatea de caldura exprimata in cal/g sau J/g de ciment nehidratat emanata prin hidratarea completa a acestuia la o temperatura data. Intrucat in stadiul initial al hidratarii cimentului cei 4 componenti mineralogici principali se hidrateaza cu viteze diferite, viteza de dezvoltare a caldurii si caldura totala depind de compozitia chimico-mineralogica.

Temperatura la care are loc hidratarea cimentului influenteaza viteza de dezvoltare a caldurii de hidratare si cantitatea de caldura degajata intr-un anumit interval de timp; de asemenea, o crestere a finetii de macinare accelereaza reactiile de hidratare, deci si caldura ce se dezvolta in perioada initiala, cantitatea totala de caldura de hidratare eliberata de un ciment nefiind insa afectata de finete.

Pentru executia structurilor de constructii civile si industriale din beton monolit intereseaza viteza de degajare si cantitatea de caldura degajata in primele 1-7 zile de la turnarea betonului, in functie de temperatura pentru a stabili ritmul de executie, obtinerea rezistentelor de decofrare, viteza de rotatie a cofrajelor, modul de executie pe timp friguros, etc.

La proiectarea si executia diferitelor lucrari de constructii unde trebuie luata in consideratie caldura de hidratare a cimentului, trebuie sa se aiba in vedere si influenta pe care o exercita aditivi utilizati la prepararea betonului, intrucat unii aditivi acceleratori intensifica degajarea caldurii de hidratare in primele ore de la turnare si contribuie la reducerea acesteia la 7 zile.

Caldura de hidratare a cimentului se masoara prin diferite metode, dintre acestea cea mai simpla este metoda ce masoara viteza de dezvoltare a caldurii intr-un calorimetru adiabatic.

Rezistentele mecanice ale cimenturilor intarite

Rezistentele mecanice ale cimenturilor intarite reprezinta proprietatile cele mai importante sub aspectul utilizarii acestora in constructii. Determinarea rezistentelor cimenturilor portland in Romania se face pe baza metodei internationale ISO TC 679.

Rezistentele mecanice ale cimenturilor sunt influentate de:

• compozitia chimico-mineralogica a cimentului si raportul intre cei patru componenti mineralogici principali avand in vedere ca rezistentele cele mai mari sunt asigurate de C₃S;
• finetea de macinare a cimentului deoarece granulele mai fine asigura o hidratare mai avansata a cimentului, iar granulele grosiere conserva in interiorul lor material ce nu se hitrateaza complet;
• cantitatea de apa de amestecare, eventualele adaosuri chimice, temperatura, conditiile de conservare, etc.                  

Pentru a reduce numarul de factori varibili ce influenteaza negativ rezistentele mecanice ale cimenturilor, toate metodele standardizate in lume prevad: temperatura de incercare, conditii de conservare a epruvetelor, modul de confectionare si incercare a epruvetelor.

1.3.2 Agregate utilizat la prepararea betonului proaspat

Prin agregate pentru beton sunt definite in mod obisnuit totalitatea materialelor obtinute din roci naturale sau prin operatii de sortare-concasare, sub forma de balast, nisip, pietis, piatra concasata, sau prin procedee industriale sub forma de granule.

Agregatele sunt materialele care formeaza scheletul betoanelor; intra in masa betoanelor intr-u proportie de 70-80% din masa. Se considera ca agregatele reprezinta o masa inerta in compozitia betonului, desi s-a constatat ca ar exista o interactiune chimica intre compusii agregatelor si compusii de hidratare ai liantului. Astfel s-a constatat ca SiO₂ vitros reactioneaza cu alcaliile din ciment, formand silicati solubili, care, dizolvandu-se pot modifica structura de rezistenta a betonului.

Agregatele calcaroase in stare de pulbere in prezenta liantului si a apei, accelereaza viteza de cristalizare a formatiunilor in curs de hidratare, determinand o crestere a rezistentelor mecanice.

Agregatele se clasifica astfel:

• agregate naturale grele (cu densitatea mai mare de 1250 kg/m³):
• compacte (nisip, pietris, bolovani)
• prelucrate (criblura, filer)
• artificiale (zguri metalurgice compacte)
• agregate naturale usoare (cu densitatea mai mica de 1250 kg/m³):
• anorganice (tufuri vulcanice, piatra ponce)
• artificiale anorganice (granulit, zgura expandata, sparturi ceramice)
• organice (polistiren expandat, granule de cauciuc)
• organice de natura vegetala (talaj de rasinoase, rumegus, puzderia de in si canepa, cojile de orez).

Agregate naturale grele

Utilizarea agregatelor la prepararea betoanelor se poate face numai efectuarea unor analize de laborator, prin care se determina principalele caracteristici mineralogice si fizico-chimice ale acestora: compozitia chimica a rocilor si influienta diferitilor compusi asupra cimentului si betonului, absorbtia de apa, gelevitatea, continutul de saruri solubile si altele.

Compozitia chimica si mineralogica poate fi in anumite situatii determinata in stabilirea si alegerea tipului de agregat natural sau artificial in special de reactiile chimice ce se pot produce cu principalii compusi ai cimentului.

In toate prescriptiile privind utilizarea agregatelor la fabricarea betoanelor se prevad conditii de admisibilitate si incercari care trebuiesc efectuate pentru determinarea impuritatilor.

Agregatele naturale grele sunt materiale obtinute prin sfarmarea naturala sau artificiala a rocilor naturale, utilizate la prepararea betoanelor sub forma de nisip, pietris, piatra concasata sau balastru.

Agregatele naturale grele sunt clasate in functie de dimensiunea granulelor in sorturi prin trecerea lor prin ciururi sau prin site avand dimensiunea ochiurilor standardizate .

Agregate naturale usoare

Agregatele naturale usoare sunt in cea mai mare parte de natura vulcanica, fiind formate prin racirea brusca a rocilor fuzibile sau prin cristalizarea magne vulcanice racita lent. Rocile folosite drept agregate pentru betoane sunt: piatra ponce, scoria bazaltica, tuful vulcanic, diatomitul.

Piatra ponce are o densitate in gramada in stare afanata si uscata cuprinsa intre 500 si 800 kg/m3 si se prezinta sub forma unor granule rotunjite cu un diametru de 10-20 mm, fiind o roca fiabila cu rezistente reduse.

Poate fi utilizata ca agregat pentru betoanele de izolatie si la fabricarea blocurilor de zidarie din beton.

Scoria bazaltica este o roca silico-aluminoasa provenita din cristalizarea magnei vulcanice, cu densitatea intre 750 si 850 kg/m3 penru sortul 7-16 mm.

Este utilizata la realizarea unor betoane de izolatie si rezistenta, precum si la fabricarea panourilor de pereti pentru cladiri de locuit, industriale si agrozootehnice.

Tuful vulcanic este o roca naturala vulcanica caracterizata printr-o cantitate mare de cristale cu forme angulare aschioase sau alungite si cu un cotinut ridicat de bioxid de siliciu, circa 70%.

Agregatele din tufuri vulcanice la realizarea betoanelor de izolatie si betoane usoare.

Diatomitul este o roca sedimentara organogena silicioasa, alcatuita in cea mai mare parte din resturi de diatomee. Are o rezistenta redusa la inghet-dezghet de circa 5-7 cicluri.

Diatomitul este utilizat ca agregat la realizarea betoanelor de izolatie si la fabricarea blocurilor de zidarie.

Din prezenta celor 4 tipuri de agregate naturale usoare rezulta ca principalul domeniu de utilizare il constituie fabricarea betonului de zidarie.

1.3.3 Caracteristicile agregatelor

Aspectul exterior la nisip si pietris

Aspectul exterior la nisip se apreciaza si prin examinarea cu lupa pe baza

urmatoarelor considerente:

- Nisipul nu trebuie sa fie pamantos si luat in mana (in stare uscata la aer) trebuie ss curga usor printre degete, frecat intre palme nu trebuie sa le murdareasca, frecat intre degete trebuie sa fie colturos si aspru.

- Examinat vizual nisipul nu trebuie sa prezinte placute stralucitoare de mica, resturi vegetale si animale, bulgari de material argilos, alte impuritati - in special carbune. Nu toate granulele de culoare neagra sunt din carbune; granula de carbune frecat pe o foaie de hartie alba lasa o urma neagra.

Impuritatile mentionate mai sus pot fi puse in evidenta astfel:

• intr-un cilindru gradat de sticla de 1000 ml se introduc 500 g nisip brut, peste care se toarna o solutie saturata de clorura de calciu in cantitatea necesara, pentru ca nivelul solutiei din cilindru sa depaseasca cu 3-6 cm nivelul nisipului, dupa care se agita si apoi se lasa in repaus pentru ca nisipul sa sedimenteze;
• dupa sedimentare, impuritatile raman deasupra fiind mai usoare decat solutia de clorura de calciu, a carei densitate este de 1,4 g/cm³.

In cazul in care sau separat astfel de impuritati, se filtreaza solutia prin hartie de filtru si se examineaza cu ochiul liber si cu lupa:

• in cazul cand numarul ti procentul acestor impuritati este neglijabil se trece la determinarea urmatoare
• in caz contrar se trece la determinarea cantitativa a impuritatilor identificate, iar rezultatele se compara cu limitele de admisibilitate.

Aspectul exterior la pietris se determina prin examinarea vizuala si cu lupa, estimandu-se daca granulele de pietris au suprafata curata sau acoperita cu o pelicula argiloasa aderenta sau usor detasabila, daca pietrisul contine bulgari de material argilos, carbune, alte impuritati organice (paie, resturi vegetale, material lemnos etc.), forma generala si suprafata granulelor (granule rotunjite, lamelare, aciculare, suprafata lucioasa, rugoasa, daca granulele prezinta urme de alterate prin interperii, daca granulele sunt formate din material dur, compact si omogen sau stratifacate-sistoase).[1]

Rezultatele acestei examinari se consemneaza si se folosesc la determinarile cantitative ce sunt efectuate.

Determinarea continutului de impuritati

Determinare continutului de impuritati se face separat la nisip si separat la pietris, urmarindu-se:

• la nisip se determina continutul de humus, sulfati, mica, carbune, continutul de parti levigabile;
• la pietris se determina continutul de parti levigabile, mica, carbune etc.

Humusul

Humusul este un complex de produse organice cu caracter acid formate prin putrezirea resturilor vegetale.[1]

In cantitati mari, prezenta humusului este daunatoare, deoarece:

• produce perturbatii importante asupra proceselor de priya si intarire a cimentului mai ales in cazul betoanelor cu dozaje reduse
• afecteaza aderenta liant-granula de agregat prin formare de pelicule an jurul granulelor agregatului.

De aceea, nisipul impurificat cu humus nu poate fi utilizat fara o spalare adecvata in prealabil si efectuarea unui control permanent asupra calitatii nisipului spalat, deoarece nu in toate cazurile spalarea nisipului nu asigura si reducerea continutului de humus in limitele admisibile.

Acizii humici sunt solubili in solutii de hidroxid de sodiu, dand solutii de humati de sodiu ce sunt cu atat mai colorate in brun-roscat, cu cat solutia este mai concentrata.

Pe aceasta reactie se bazeaza testul calitativ pentru determinarea acizilor humici din nisip, prevazut in normele din toata lumea si STAS 4606-80, care se executa astfel:

1) Se ia o proba de 300 g nisip 0-2;0-3;0-5 sau0-7 mm cu umiditate naturala, se introduce intr-un cilindru de sticla de 500 ml, gradat, cu dop si se toarna deasupra o solutie de 3% hidroxid de sodiu, astfel incat volumul solutiei situat deasupra stratului de nisip sa fie de 100 ml. Se inchide cilindrul cu dopul, interpunand intre dop si sticla o foaie de polietilena sau hartie alba fina, pentru a preveni lipirea dopului de cilindru. Se agita puternic cilindrul timp de 3-5 minute, apoi se lasa in repaus pe o suprafata plana timp de 24 ore.

2) Dupa trecerea acestiu interval, se analizeaza culoarea solutiei aflata deasupra sedimentului de nisip si se interpreteaza astfel:

• solutia incolora sau slab galbuie, humusul lipseste sau se afla in nisipul analizat in cantitati neglijabile, si sub acest aspect nisipul este bun de folosit
• solutia este galbena, humusul se gaseste in nisip in cantitate admisibila si nisipul poate fi utilizat la prepararea betoanelor
• solutia este rosiatica sau bruna, nisipul contine o cantitate mare de acizi humici si nu poate fi intrebuintat ca atare, ci dupa o spalare si sub control atent.

Sulfatii

Agregatele extrase din carierele din jurul lacurilor sarate, in apropierea marii, oceanelor, a unor zacaminte din zona de desert pot contine sulfati solubili sau insolubili care, in cazul in care se gasesc in cantitati ce depasesc limitele admisibile prin norme, pot sa reactioneze cu hidroxidul de calciu din cimentul intarit, cu formarea de compusi noi cu volum considerabil mai mare decat compusii pe care ii inlocuiesc, avand ca rezultat distrugerea betonului prin expansiune.[1]

Determinarea sulfatilor se face cantitativ in laboratoarele de specialitate si calitativ in laboratoarele unitatii de prefabricate, astfel:

1) Se cantareste la balanta tehnica 200 g nisip uscat din probele medii pentru determinari, se introduc intr-un cilindru de sticla de 500 ml, se introduc 300 ml apa curata si se agita timp de cinci minute. Se lasa apoi in repaus cilindrul sa se sedimenteze nisipul si solutia se filtreaza intr-un cilindru gradat, curat; in alt cilindru gradat curat, de aceleasi dimensiuni se introduce un volum egal de apa, identica cu cea utilizata la extractia sulfatilor din nisip, obtinand doi cilindri identici cu aceeasi cantitate de apa, cu deosebire ca unul contine apa curata, iar celalalt apa ce a servit pentru extragerea eventualilor sulfati din nisip; in fiecare din cei doi cilindri cu apa se introduc 0,5 ml acid clorhidric pentru acidulare si apoi 10 ml solutie de clorura de bariu 10%.

2) Se examineaza ambii cilindri si se interpreteaza astfel :

• nu s-a produs o opalescenta slaba in nici unul din cei doi cilindri; rezulta ca nici apa folosita si nisipul nu contin sulfati
• s-a produs o opalescenta slaba identica in ambii cilindri; rezulta ca numai apa folosita contine urme de sulfati
• s-a produs opalescenta numai in apa cu care s-a spalat nisipul; daca in aceasta tulbureala este mai intensa sau se formeaza un precipitat, rezulta ca nisipul contine sulfati.

Mica

In cazurile in care la analiza aspectului nisipului s-a observat prezenta lamelelor lucioase de mica, se trimite o proba de nisip la un laborator de specialitate, in vederea determinarii cantitative a continutului de mica conform STAS 4606-80, intrucat prezenta unei cantitati mai mari de mica in nisip, contribuie la reducerea rezistentei betoanelor, datorita formei lamelare si friabilitatii acesteia.[1]

Carbunele

Nisipul din balastierele situate pe raurile ce trec prin zone cu zacaminte de carbuni contin in majoritatea cazurilor impuritati de carbune pe distante destul de mari de la zacaminte cunoscute.[1]

Impuritatile de carbune in agregate sunt daunatoare deoarece:

• carbunii contin compusi cu sulf ce se oxideaza la aer in sulfati si prezinta toate incovenientele specifice sulfatilor
• carbunii existenti pe teritoriul Romaniei sunt carbuni tineri si nu au volum constant, ci se umfla si se pulverizeaza la aer, producand expansiuni in straturile superficiale ale betoanelor preparate cu nisip impurificat cu carbune
• carbunii, avand o porozitate mai mare decat a betonului, absorb o cantitate corespunzatoare de apa si reduc sensibil rezistenta betonului la actiunea fenomenului de inghet - dezghet repetat.

In cazul in care la examinarea aspectului s-a constatat ca nisipul este impurificat cu particule de carbune, trebuie determinat cantitativ continutul de carbune, astfel: se usuca cu atentie proba de un kg de nisip pentru a nu arde carbunele prin incalzire prea puternica. Din nisipul uscat se cantaresc 500g, care se introduc intr-un cilindru gradat de un litru si se toarna deasupra o solutie saturata de clorura de calciu, pana ce volumul solutiei deasupra nisipului are un volum egal cu cel ocupat in nisip. Se astupa cilindrul cu un dop de sticla si se agita bine, dupa care se aseaza cilindrul pe masa de laborator. Se lasa in repaus timpul necesar pentru sedimentarea nisipului, apoi solutia libera aflata deasupra nisipului pe care plutesc granulele de carbune se filtreaza prin hartie de filtru cantitativa. Se spala filtrul de mai multe ori cu apa distilata , pentru indepartarea solutiei de clorura de calciu si se usuca filtrul impreuna cu granulele de carbune , in etuva la temperatura de 105-110^oC pana la masa constanta.

Continutul de carbune se calculeaza cu formula:

unde:   m - masa initiala a agregatului uscat, g

m₁ - masa carbunelui separat, uscat, g

Partile levigabile

Prin partile levigabile intelegem continutul agregatelor in sorturi formate din argila si nisip foarte fin care pot fi indepartate prin spalare. In agregate, argila se poate gasi in general sub forma de granule, de pelicule in jurul granulelor de agregat si sub forma de praf.[1]

In cazul in care materialul argilos din agregate depaseste limitele standard, proprietatile betonului proaspat si intarit sunt influentate dupa cum urmeaza:

• in timpul prepararii betonului o parte din materialul argilos se disperseaza in ciment si contribuie la ameliorarea plasticitatii betonului proaspat, insa contribuie si la cresterea contractiilor si tendintei de fisurare a betonului intarit
• materialul argilos in granule care nu se disperseaza la prepararea betonului formeaza puncte slabe in masa betonului cu un continut mai ridicat de apa, care afecteaza negativ rezistentele betonului intarit si in special rezistenta acestuia la inghet-dezghet repetat
• argila ce persista dupa prepararea betonului sub forma de pelicule in jurul granulelor de agregate impiedica aderenta intre pasta de ciment si granulele de agregat afectand negativ proprietatile de baza ale betoanelor
• sorturile de nisip foarte fin, ce se indeparteaza cu argila la spalare influenteaza negativ proprietatile betoanelor deoarece au suprafata specifica foarte mare si caracter hidrofil, contribuind la cresterea sensibila a cantitatii de apa de prepare a betonului si sporind inutil raportul A/C, iar prin aceasta contribuie la cresterea porozitatii, a contractiilor, tendintei de fisurare si reducerea rezistentelor mecanice, impermeabilitatii si rezistentei la inghet-dezghet repetat.

Determinarea continutului de parti levigabile din agregate se face astfel:

• in cazul cu d ≤ 7mm se ia o cantitate de 500g din proba de material uscat la masa constanta si se introduce intr-un vas de tabla sau de plastic cu capacitatea de 3l, se toarna apa potabila pana la 2 - 3 cm sub marginea superioara a vasului si se agita usor continutul cu o vergea metalica, dupa care se lasa in repaus circa 15s sa se sedimenteze nisipul, se scurge cu grija apa tulbure prin inclinarea vasului, astfel incat sa nu antreneze si particule fine din agregat. Se repeta spalarea cu apa curata pana ce aceasta ramane limpede. Agregatele astfel spalate se usuca la masa constanta.
• in cazul pietrisului cu d > 7mm determinarea se executa dupa caz pe o cantitate de 5-10 kg agregate

Continutul in parti levigabile se calculeaza cu formula:

unde: m - masa materialului uscat inainte de spalare, g

m₁ - masa materialului uscat dupa de spalare, g

Determinarea caracteristicilor fizice

Pentru stabilirea compozitiei betoanelor este necesara cunoasterea caracteristicilor fizice ale agregatelor in diferite stari in care acestea pot fi intalnite in practica.[1]

Densitatea aparenta a rocii de provenienta

Densitatea aparenta a rocii de provenienta se determina pe epruvete cubice sau cilindrice taiate din roca de provenienta, care se usuca in etuva la 105⁰C pana la masa constanta, apoi se introduc intr-un exicator cu clorura de calciu pana se racesc la 20⁰C.

Dupa racire epruvetele se cantaresc la balanta tehnica, determinandu-se masa m[g]. Se determina volumul aparent al epruvetelor prin masurare cu subler si calcul.

Densitatea aparenta se calculeaza cu formula:

unde: m - masa fiecarei epruvete, g

V_a - volumul aparent al fiecarei epruvete determinat prin calcul folosind dimensiunile masurate cu sublerul.

Densitatea agregatelor

Densitate agregatelor se determina astfel: din proba de agregat uscat pentru analize se ia o cantitate de 600g, care se prizeaza mai intai in piulite de otel, dupa care se reduce prin metoda sferturilor si se mojareaza in mojarul de agat.

Dupa mojarare, intreaga cantitate de material transformata in pulbere trebuie sa treaca prin sita de 0,125 apoi se reduce din nou prin metoda sferturilor, retinandu-se intr-o capsula metalica sau de portelan 150g.

Capsula cu material mojarat se usuca in etuva la 105-110^oC pana la masa constanta, apoi se introduce intr-un exicator cu clorura de calciu si se lasa sa se raceasca pana la 20^oC.

Cu ajutorul balantei analitice se determina m₁ a picnometrului umplut cu apa distilata pana la reper. Se goleste picnometru de apa, se usuca si se cantareste din nou cu balanta analitica m₂. in functie de capacitatea picnometrului se introduce cu palnia circa 10 sau 30g material in pulbere, uscat, trecut prin sita de 0,125 si se cantareste din nou m₃.

Diferenta dintre ultimele doua cantariri reprezinta masa m a materialului uscat introdus in picnometru.

Peste materialul din picnometru se introduce apa distilata pana la cel mult jumatate din volumul acestuia. Apoi se aseaza picnometrul pe baia de nisip si se fierbe circa 20 minute, agitand usor pentru a elimina aerul si prevenirea lipirii materialului.

Se scoate picnometrul de pe baia de nisip si se lasa la racit circa 30 minute, se umple cu apa distilata si se lasa in camera la 20^oC pentru depunerea materialului in suspensie.

Dupa 24h se completeaza apa distilata care s-a evaporat, se pune dopul picnometrului, avand grija ca apa sa deverseze la partea superioara a tubului capilar si sa nu ramana bule de aer in picnometru. Se sterge usor picnometrul la exterior cu hartie de filtru, dupa ce se cantareste din nou la balanta analitica m₄.

Densitatea se calculeaza cu formula:

m - masa materialului de analizat

m₁ - masa picnometrului umplut cu lichid

m₄ - masa picnometrului cu material si lichid

ρ₁ - densitatea lichidului folosit

Ca rezultat se ia media aritmetica a doua determinari, daca acestea nu difera intre ele cu mai mult de 2%. In caz contrar se mai face si a treia determinare si se ia media aritmetica a doua valori mai apropiate.

Determinarea densitatii aparente a granulelor cu D_min≥7,1mm

Din proba medie pentru analize se formeaza prin metoda sferturilor o proba de minimum 5kg. In cazul in care proba contine granule cu d>71mm, acestea se sparg in granule care sa treaca prin ciurul cu ochiuri rotunde de 71mm, dupa care proba se usuca pana la masa constanta si se cerne printr-un ciur cu dimensiunea ochiurilor corespunzatoare limitei minime a sortului ce urmeaza a fi supus determinarilor, din materialul ramas pe acest ciur se cantaresc 3 probe de minimum 1000g fiecare.

Probele se supun saturarii cu apa timp de 4 ore, dupa care se scot din apa, se sterg granulele cu carpa umeda si se cantaresc cu balanta tehnica, obtinandu-se m_1, si apoi cu balanta hidrostatica, obtinandu-se m₂.

Densitatea aparenta se calculeaza cu formula:

m - masa agregatului uscat

m₁ - masa agregatului saturat cantarit in aer

m₂ - masa agregatului cantarit in apa

Ca rezultat se ia media aritmetica a trei determinari.

Determinarea densitatii in gramada in stare uscata, afanata sau indesata

Agregatele se usuca pe o tava din tabla de otel sau in etuva, pana cand, apropiind de suprafata materialului o placa de sticla neincalzita, aceasta nu se mai abureste. Se aleg vasele necesare determinarii densitatii in gramada.

Pentru determinarile densitatii in gramada in stare afanata se introduc agregatele cu scafa in vasul corespunzator de masa m prin cadere libera de la o distanta de 10 cm, pana cand se formeaza deasupra vasului un con, dupa care surplusul de material este indepartat.

Pentru determinarea densitatii in stare indesata agregatele se introduc in vas in trei straturi de grosime egala. Pentru fiecare strat, vasul s bate de la o inaltime de 5 cm, de 50 de ori de cu fundul de o masa de lemn. La turnarea ultimului strat, se adauga la vas un prelungitor de forma unei rame cilindrice cu acelasi diametru si inaltimea de 5 cm.

Surplusul de agregate se inlatura.

In cazul agregatelor mari, daca raman goluri, acestea se vor umple prin adaugarea si asezarea de agregate cu mana, astfel ca vasul sa fie plin.

Se cantareste vasul cu agregate in stare afanata obtinandu-se masa m₁, respectiv in stare indesata, obtinandu-se masa m₂.

Densitatea in gramada se calculeaza cu formula:

- densitatea in gramada in stare afanata

- densitatea in gramada in stare indesata

m - masa vasului gol

m₁ - masa vasului umplut cu agregate in stare afanata

m₂ - masa vasului umplut cu agregate in stare indesata

V - volumul vasului, dm³.

Determinarea densitatii in gramada in stare de umiditate naturala

Se cantareste un volum determinat de agregate in vasul ale carei dimensiuni sunt alese in raport cu dimensiunea maxima a granulelor agregatelor supuse determinarilor.

Agregatele se introduc prin cadere libera in vasul de masura, de volum V si masa m, cantarit in prealabil, pana la formarea unui con deasupra vasului.

Densitatea in gramada in stare de umiditate naturala:

- densitatea in gramada in stare de umiditate naturala

m - masa vasului gol

m₁ - masa vasului umplut cu agregat afanat

V - volumul vasului, dm³.

Rezultatul este media aritmetica a trei determinari.

Determinarea umiditatii agregatelor

Din proba medie, colectata pentru analize si determinari, se cantareste un kg de agregat cu d_max≤7,1mm.

Agregatele se intind in strat subtire intr-o tava din otel neemailata si se usuca prin incalzire moderata astfel incat sa nu se inroseasca fundul tavii amestecand agregatele in permanenta.

Se lasa apoi agregatele sa se raceasca, dupa care se cantaresc din nou.umiditatea agregatelor se calculeaza cu formula:

m₁ - masa agregatelor cu umiditate

m - masa agregatelor uscate

Rezultatul sete media aritmetica a 3 determinari.

Determinarea variatiei de volum a agregatelor

cu d_max≤7,1mm in functie de umiditate

Aceeasi cantitate de nisip ocupa volume diferite, mai mici in stare uscata si mai mari in anumite procente de umiditate. Fenomenul se datoreaza formarii peliculelor de apa absorbita pe suprafata granulelor de nisip cu formare de structuri afanate, care raman in nisipul aflat in stare afanata, contribuind la marirea volumului acestuia.[1]

In situatii in care umiditatea nisipului depaseste o anumita limita, peliculele de apa din jurul granulelor se ingroasa, devenind fluide si actioneaza ca lubrifianti, volumul nisipului incepe sa se reduca, fara sa ajunga insa la volumul nisipului in stare uscata.

Variatia de volum a nisipului este foarte pronuntata la nisipul in stare afanata si se mentine si la nisipul in stare indesata.

Variatia volumului agregatelor se determina in modul urmator:

• se cantaresc 2000g nisip uscat
• se determina densitatea la gramada in stare afanata si uscata
• se pune intr-o capsula de metal intreaga cantitate de nisip si se adauga apoi succesiv cate 2% apa din masa nisipului uscat

Operatiile se repeta pana cand se observa ca apa adaugata nu mai este absorbita pe suprafata agregatului si ramane libera in vasul de amestec.

Cresterea volumului agregatelor la umiditate se calculeaza astfel:

ρ_ga - densitatea in gramada in stare afanata, uscata kg/m³

ρ_gui - densitatea in gramada in stare afanata, la umiditate impusa kg/m³

i - umiditatea impusa

Se traseaza apoi curba infoierii agregatelor umede la diferite procente de umiditate.

Determinarea absorbtiei de apa si a porozitatii

Absorbtiile de apa la presiune normala se determina astfel:

• se ia o proba de minim 5 kg agregate care se intind pe un ciur astfel incat nici o granula sa nu fie acoperita de alta
• se cufunda ciurul in apa si cantarirea se face din 24 in 24 de ore.

La determinarea masei agregatelor, dupa imersare, granulele se sterg cu o carpa umeda.

in care:

m - masa agregatului in stare uscata

m₁ - masa agregatului in stare saturata

ρ_ap - densitatea aparenta a agregatului

Determinarea porozitatii totale se calculeaza cu formula:

ρ_ap - densitatea aparenta a agregatului

ρ - densitatea agregatului.

Determinarea volumului de goluri

Volumul de goluri dintre granulele oricarui tip de agregat este o caracteristica importanta a materialului, atat sub aspect tehnic, cat si economic. Astfel, un volum mare de goluri intre granulele unui agregat indica o granulozitate necorespunzatoare si necesitatea unor corectii suplimentare, deoarece un agregat cu granulozitate in zonele de utilizare bune ale conditiilor tehnice in vigoare, are intotdeauna si un volum de goluri redus. De aceea, determinarea volumului de goluri trebuie efectuata atat pe sorturi, cat si pe amestecurile de agregate utilizate in compozitia betoanelor.[1]

La nisip, volumul de goluri se determina atat cu materialul aflat in stare afanata, cat si cu materialul aflat in stare indesata, imediat ce s-au determinat densitatile.

Astfel in vasul de nisip in stare afanata, aflat pe balanta tehnica in echilibru la masa M, se toarna cu grija apa dintr-un cilindru gradat, pana ce nivelul apei ajunge la suprafata vasului si ramane constant.

Se echilibreaza din nou balanta la masa totala M₁ si prin diferenta M₁-M se obtine volumul de goluri. Volumul de goluri de nisip se exprima in procente si se calculeaza cu relatia:

% volumul de goluri de nisip = (M₁-M)·100

Pentru determinarea golurilor in pietris:

• se introduc in prealabil granulele intr-un  as cu apa, pentru a se satura pana la masa constanta
• se pun agregatele pe un ciur pentru a permite apei sa se scurga si se lasa vreo 30 minute
• se iau agregatele si se toarna intr-un vas cu dimensiuni precise (cunoscute)
• excesul de agregate se indeparteaza
• se cantareste vasul cu agregate saturate
• se umple vasul cu apa si se cantareste din nou.

Prin cantarire se deduce masa apei din vasul de agregare saturare, care reprezinta volumul de goluri si se calculeaza cu formula:

in care:

m - masa vasului cu agregat saturat

m₁ - masa vasului cu agregat saturat si saturat cu apa

V - volumul vasului

Volumul de goluri se poate calcula si cu formula:

in care:

- densitatea aparenta a agregatelor

- densitatea in gramada in stare afanata si uscata.

Determinarea rezistentelor mecanice

Rezistentele mecanice ale aqgregatelor influenteaza proprietatile betoanelor intarite si de aceea este obligatorie cunoasterea acestora. Determinarea rezistentelor este dificila datorita formelor geometrice neregulate ale granulelor. De aceea, interpretarea datelor obtinzute prin incercari depinde atat de metoda utilizata, cat si de forma si dimensiunile granulelor, ranjamentul acestora in structura supusa incercarii.[1]

Exista doua moduri de stabilire a rezistentelor agregatelor pentru betoane:

• atunci cand se cunoaste roca de baza din care provine aceasta, mai ales pentru agregate concasate. Incercarile se fac pe epruvete standardizate, care indica valori orientative pentru agregate.
• al doilea se refera la agregatele in vrac, in cazul carora se determina rezistenta la strivire, pentru un amestec format din parti egale in masa din sorturile 31-40mm si  40-71mm in stare saturata.

Rezistenta la strivire a agregatelor in stare saturata R_sa se determina astfel:

- se pregateste proba de agregat

- granulele cu forma lamelara, aciculara, ce constituie elemente slabe cu influenta negativa asupra rezultatului determinarii, se indeparteaza

- din agregatul astfel pregatit, pentru fiecere determinare se ia o cantitate echivalenta unui volum de 2,1 dm³, care este saturata cuapa pana la masa constanta, dupa care se introduc in cilindrul de otel prin turnare cu scafa

- se aseaza pistonul cilindric peste agregatul din cilindru si intreg ansamblu se aseaza intre paletele presei pentru incercare la compresiune si incepe incercarea, crescand lent sarcina, astfel ca in timp de 5 minute, aceasta sa atinga 400kN, dupa care se intrerupe incercarea si se scoate cilindrul cu agregate

- se cerne agregatul pe ciur numarul 10 si se cantareste fractiunea ramasa pe ciur.

Rezistenta la strivire a agregatelor in stare saturata R_sa se calculeaza cu formula:

m₁ - masa agregatului ramas pe ciur, g

m - masa initiala a agregatului in stare saturata

Rezultatul este media a 3 determinari.

Rezistenta agregatelor in stare uscata R_su se calculeaza cu formula:

m₂ - masa agregatului care a trecut prin ciur numarul 3 dupa incercare

Pentru determinarea rezistentei la strivire pe sorturile 7-16 sau 16-31mm in stare uscata se procedeaza astfel:

• pregatirea probei de agregate se face prin spalare si uscare ca la determinarea rezistentei in stare uscata
• din proba se ia o cantitate echivalenta cu volumul de 1,8 dm³ si se introduce intr-un cilindru prin turnare pana la 100mm, dupa care agregatul se niveleaza
• se cantareste
• se aseaza pe agregate pistonul si se introduce ansamblul intre paletele presei de incercat si se creste treptat sarcina, astfel incat in 3 minute sa se ajunga la 200kN, dupa care se intrerupe incercarea, se scoate cilindrul cu agregate, se trec agregatele prin ciurul de 3,15mm si se cantreste materialul trecut prin ciur, obtinandu-se masa m₂.

Rezultatul este media aritmetica a trei determinari.

Determinarea rezistentei la inghet-dezghet

Multe dintre agregatele naturale si aproape intotdeauna cela artificiale sunt poroase si ca urmare a absorbtiei de apa sunt, in conditiile inghet-dezghetului repetat, supuse solicitarilor cauzate de marirea volumului apei si deci deteriorarii, porozitatea fiind factor determinant, mai ales cand porii sunt capilari sau macroscopici. Actiunea inghetului este lenta, fiind functie de caracteristicile agregatului si de conditiile de incercare, de numarul de cicluri inghet-dezghet etc.

In cazul betoanelor obisnuite numarul de cicluri pentru incercari este 25, iar pentru betoane hidrotehnice este de 50 de cicluri.[1]

Determinarile se efectueaza pe sorturi.

Pentru pregatirea probelor se procedeaza astfel:

• dupa uscare materialul se cerne separandu-se sorturile supuse la incercare
• din fiecare sort se cantareste o anumita cantitate
• se repeta cernerea fiecarui sort, ceea ce ramane se exclude de la incercari
• cantitatile ramase pe ciur se cantaresc si reprezinta masa m₁
• probele cantarite se supun separat la saturare cu apa in vase de tabla perforata, astfel incat grosimea stratului sa nu depaseasca dimensiunea maxima a granulelor sortului respectiv
• vasul de tabla se cufunda in baie de apa
• agregatele se amesteca sub apa, dupa care se lasa in repaus timp de 48 de ore la temperatura de 20±5^oC
• dupa 48 de ore vasul se introduce in frigider unde se mentine timp de 4 ore la temperatura de -17±2^oC, dupa care vasul se scoate si se cufunda in bai de apa la temperatura de 20^oC, unde se mentine 4 ore.

Rezistenta la inghet-dezghet se masoara prin pierderea de masa in procente pentru fiecare sort de agregate, fata de masa initiala. Dupa caz, se apreciaza si gradul degradarilor, fisurilor, desprinderilor de particule, sfarmarii usoare etc.

Pierderea de masa se calculeaza cu formula:

in care:

P_m,n - pierderi de masa dupa n cicluri de inghet-dezghet

m₁ - masa initiala

m₂ - masa agregatelor dupa n cicluri de inghet-dezghet

Determinarea caracteristicilor geometrice

Forma granulelor reprezinta un parametru important in asigurarea lucrabilitatii si compactitatii betoanelor fiind indicate granulele cu forma rotunjita si mai putin cele lamelare si aciculare.[1]

Forma granulelor se determina cu un subler sau cu o rigla gradata, masurandu-se cele trei dimensiuni pentru fiecare granula.

Pentru efectuarea determinarilor caracteristicilor geometrice ale granulelor se procedeaza astfel:

• se cern 5 kg agregate cu ciur de 16 mm
• din granulele ce au trecut prin ciur se iau si se masoara 50 bucati, iar din cele ramase 30 bucati
• rezultatele se exprima sub forma de rapoarte b/a si c/a (a, b, c - dimensiunile granulelor)
• se intocmeste un tabel in care se trece numarul de ordine al granulei, dimensiunile si rapoartele b/a si c/a
• la sfarsitul tabelului se fac mediile si se subliniaza limitele superioare si inferioare

Granulozitatea

Agregatele minerale sunt clasate in functie de dimensiunile granulelor, care se determina prin cernerea acestora pe ciururi cu ochiuri patrate sau rotunde.

Sortul se noteaza prin notatiile conventionale corespunzatoare ciurului sau sitei pe care agregatul ramane integral si respectiv trece integral.

STAS 1667 stabileste urmatoarele dimensiuni ale granulelor corespunzatoare celor doua serii de ciururi:

• 0-7 sau 0-5 - pentru nisip natural si nisip de concasare
• 7-71 sau 5-63 - pentru pietris sau piatra sparta
• 71-125 sau 65-125 - pentru piatra mare si piatra sparta mare

Granulozitatea agregatelor se reprezinta grafic printr-o curba. Pe axa absciselor se trec diametrele ochiurilor intrebuintate, iar pe axa ordonatelor cantitatea procentuala de material care trece prin ciurul sau sita respectiva.

Pentru diferite compozitii de betoane sau utilizari ale agregatelor exista domenii de granulozitate recomandate.

Un factor important in determinarea granulozitatii agregatelor este modul de finete.

Relatia dintre modul de finete m_f si suprafata S delimitata de curbele de granulozitate:

Calculul modului de finete se face pe baza suprafetei S delimitata in diagrama de curba de granulozitate tasata.

Cercetarile efectuate in Franta asupra influentei pe care finetea nisipului o are asupra betoanelor au condus la delimitarea unor curbe de granulozitate indicate pentru obtinerea unei lucrabilitatii corespunzatoare, unor rezistente ridicate si a unor riscuri de segregare limitate.

In general sorturile de agregate trebuie sa caracterizeze printr-o granulozitate continua.

In practica proiectarii compozitiilor de betoane se utilizeaza notiune de "agregat total" prin care se inteleg agregate cu o granulozitate corespunzatoare unei anumite compozitii de beton.

1.3.4. Determinari pe instalatia industriala

pentru agregate

Limitele maxime a continutului de impuritati din agregate naturale grele conform datelor de laborator de la statie, sunt date in tabelul 1.10.

Tabel 1.10 Limitele maxime a continutului de impuritati din agregate naturale grele

Iar conform normei europene pentru beton ENO - 206, limitele maxime a continutului de impuritati din agregatele naturale grele sunt date in tabelul 1.11.

Tabel 1.11 Limitele maxime a continutului de impuritati din agregatele naturale grele

Limitele maxime a continutului de impuritati din agregatele naturale grele determinate la statia de betoane se incadreaza in ENO - 206.

1.3.5 Determinari pe instalatia industriala

pentru ciment

Determinarea inceputului si sfarsitului de priza a cimentului portland

Inceputul prizei cimentului marcheaza fenomenul de trecere a pastei de ciment din stare fluida la stare solida. Dupa inceperea prizei, pasta de ciment continua sa se solidifice in timp, pentru ca dupa cateva ore sa se transforme intr-un bloc rigid, pe care acul aparatului Vicat lasa o usoara amprenta, acest moment fiind considerat sfarsitul prizei.

Inceputul de priza a cimentului determinat la statia "TSEKOURAS" este de minim o ora, iar sfarsitul prizei este de o ora si 55 de minute, iar conform STAS-lui este pana in 10 ore.

Rezistentele mecanice ale cimenturilor intarite

Determinarea rezistentelor cimenturilor portland in Romania se face pe baza metodei internationale ISO TC 679.

Rezistentele mecanice determinate la statia "TSEKOURAS" sunt: 2 zile - 13,9,iar la 3 zile - 35,7. Pentru a putea fi dat in consum cimentul trebuie sa aiba valorile rezistentelor mecanice mai mari de 10.

1.3.6 Apa utilizata la prepararea betoanelor

Apa este unul din constituientii importanti ai betonului asa cum sunt cimentul si agregatele, intervenind prin proprietatile sale fizico-chimice in toate etapele vietii betonului si infuientand sensibil proprietatile acestuia in stare proaspata si intarita.

Apa confera betonului plasticitatea si lucrabilitatea necesara punerii in opera, asigura hidratarea cimentului si participa la coeziunea materialului intarit.

In amestecul de beton proaspat, apa se gaseste in una din urmatoarele forme:

• libera, absorbita la suprafata constituientilor solizi;
• combinata in procesele de hidratare a cimentului, absorbita de granulele agregatului cu porozitate deschisa .

Apa libera asigura mobilitatea amestecului de beton in timpul punerii in opera, insa este prima care migreaza prin separare la compactare, prin evaporare, lasand in urma sa o structura poroasa. Cantitatea necesara asigurarii lucrabilitatii betonului este mult mai mare comparativ cu apa necesara hidratarii cimentului care reprezinta circa 25% din masa acestuia sau 75-100 l/m3 beton proaspat cu 300-400 kg ciment .

Cantitatea de apa utilizata la prepararea betonului este uneori de 2-3 ori mai mare decat apa necesara hidratarii cimentului din beton .

Apa utilizata in exces la prepararea betonului influienteaza negativ omogenitatea acestuia in timpul transportului si compactarii, favorizand segregarea cu toate consecintele ce decurg din aceasta .

Cantitatea de apa de preparare exercita de asemenea o infuienta importanta asupra consumului de ciment si energia inglobata necesara la prepararea betonului, in sensul ca energia inglobata si consumul de ciment cresc cu marirea cantitatii de apa de preparare, pentru obtinerea rezistentelor necesare unei anumite clase de beton.

Conform celor spuse anterior rezulta urmatoarele:

• apa in cantitati mari in betonul proaspat reprezinta unul din principalii facturi distructivi, deoarece:
• favorizeaza neomogenitatea, segregarea si separarea la suprafata elementelor;
• contribuie la cresterea porozitatii si contractiilor si la patrunderea agentilor distructivi in betonul intarit;
• contribuie la formarea de goluri (pungi de apa) sub barele de armaturi orizontale, deducand aderenta pasta de ciment-otel favorizand fenomenul de coroziune si in final la reducerea durabilitatii elementelor si constructiilor din beton in exploatare;
• contribuie la formarea de goluri sub agregate, afectand negativ aderenta pasta de ciment-agregate si rezistenta la inghet-dezghet repetata.

Invers apa in cantitati insuficiente in beton poate sa contribuie la reducerea performantelor prin: favorizarea compactarii insuficiente si prin aceasta cresterea volumului de goluri si defectelor de structura in beton.  

Provenienta apei

In SR EN ISO 17070/2001 se indica ca avand in vedere posibilitatile tehnico-economice privind alegerea sursei de apa de preparare a betoanelor, sa se foloseasca surse de apa in urmatoarele privilegii:

• apa potabila provenita din retelele publice de alimentare cu apa, din puturi sau izvoare;
• apa nepotabila provenita din rauri, lacuri, izvoare, etc;
• apa de mare, apa minerala, cu precizarea ca ele nu se folosesc la prepararea betoanelor cu ciment aluminos, la lucrari de beton prcomprimat, finisaje, stopire directa a betonului; de asemenea, trebuie avut in vedere faptul ca apa de mare sporeste riscul corodarii armaturilor.

De aceea s-a limitat pentru apa folosita la prepararea betonului un continut de maxim 2000 mg saruri/l si pH-ul intre 5 si 10.

1.4 Surse de energie

Tabloul de comanda, motoarele electrice si elementele electrice sunt conform cu recomandarile VDE si se afla sub incidenta IP 54 ISO clasa F referitoare la motoarele electrice.

Toleranta de tensiune nu trebuie sa depaseasca -/-5%.

Intotdeauna folositi numai sigurante originale care sa corespunda valorii de curent prescrise. Daca folositi cate doua sigurante sau daca legati in punte exista riscul deteriorarii instalatiei.

In cazul intreruperii alimentarii cu curent electric deconectati imediat instalatia de betoane.

Toate lucrarile la instalatia electrica vor fi efectuate de personal calificat sau numai sub supravegherea unui specialist.

Toate piesele supuse verificarilor si reparatiilor trebuie scoase de sub tensiune. Verificati cu atentie ca piesele sa fie scoase de sub curent si daca este necesar izolati-le de piesele care inca se afla sub curent.

Dispozitivele electrice vor fi verificate in mod regulat.

Orice defectiune trebuie inlaturata imediat - racorduri slabe, cabluri defecte etc.

In cazul in care se lucreaza la unele piese sub curent, intotdeauna sa aveti pe cineva alaturi pentru a comuta intrerupatorul de avarie, in cazul unui eventual accident, adica se va opera comutatorul principal la intrerupere a curentului.

Pentru lucrarile la grupurile de inalta tensiune, racordati cablurile electrice conform prevederilor, adica folositi sistemele de scurtcircuit sau de impamantare.

Capitolul 2

Analiza procesului de obtinere betonului proaspat

2.1 Bazele fizico-chimice

Betonul proaspat reprezinta starea betonului din momentul amestecarii componentilor pana la inceputul prizei din beton.[1]

Prin amestecarea betonului silicatic cu apa, in masa cimentului se produc fenomene fizice si reactii chimice, odata cu formarea unei paste de consistenta plastica ce are proprietatea de a face priza si apoi de a se intari.[5]

Hidratarea compusilor mineralogici ai cimentului este exoterma, eliberand o cantitate de caldura de peste 500j/g (120cal/g). Intrucat conductivitatea betonului este relativ mica, el actioneaza ca un izolator, astfel incat in interiorul unei mase mari de beton hidratarea poate determina o crestere mare a temperaturii.[8] In acelasi timp, partea exterioara a mesei de beton pierde o parte din caldura degajata, astfel incat se poate produce un gradient de temperatura destul de mare si o racire ulterioara a interiorului betonului poate conduce la fenomenul de fisurare. O astfel de comportare este, insa, modificata de curgerea lenta a betonului sau prin izolarea suprafetei sale.

Caldura produsa prin hidratarea cimentului poate impiedica inghetarea apei din capilarele betonului proaspat turnat, in conditii de temperaturi scazute si deci, o degajare mare de caldura poate fi avantajoasa.

Caldura de hidratare asa cum este masurata consta din caldura reactiilor chimice e hidratare si caldura de absorbtie a apei la suprafata hidrocompusilor gelici formati prin hidratare. Caldura de hidratare reprezinta de fapt o cantitate acumulata.

Compusii chimici ai liantilor hidraulici silicati sunt de natura ionica si sunt formati din ioni de Ca²⁺ care dau baze tari si oxizi cu caracter e acizi slabi.

In urma amestecarii cimentului cu apa au loc reactii succesive de hidratare si hidroliza, iar produsii de reactie pot fi cristalini sau geluri puternic hidratate.

In prezenta apei, ionii de calciu din reteaua cristalina a alitului si intr-o masura redusa a belitulu, trec in solutii carora le confera un caracter puternic bazic (ph = 10-12).restul, partial descalcificat, este foarte greu solubil si ramane in stare solida, cu structura modificata si puternic hidratata. Treptat, straturile superficiale ale cristalelor se acopera cu pelicule de geluri hidratate, iar solutia de Ca(OH)₂ devine repede suprasaturata si din ea cristalizeaza Ca(OH)₂ .[5]

Aluminatul tricalcic (C₃A) din celitul II, trece in solutie fara sa hidrolizeze si hidrolizeaza ca hidroaluminatul tricalcic (). In prezenta solutiei saturate de Ca(OH)₂, se transforma in hidroaluminat tetracalcic ().

Celitul I (C₄AF), in prezenta apei sufera procese de hidroliza si hidratare, formand atat aluminatul tricalcic cat si trioxidul de fier care precipita sub forma de gel hidratat ( F₂O₃∙H₂O).

Compusii ai liantilor neclincherizati dau reactii de hidratare si hidroliza: belitul se hidrateaza si da o reactie de hidroliza redusa, C₄A₃ da hidroaluminat tricalcic cristalin si gel de trioxid de aluminiu hidratat, iar feritul dicalcic se hidrateaza complet, rezultand hidroxid de calciu cristalizat si gel de trioxid de fier hidratat.

Un proces secundar , dar cu influenta mare asupra caracteristicilor de durabilitate ale cimentului intarit il constituie reactia dintre C₃A si gips (in lipsa gipsului cimentul face priza rapida si da un produs de rezistente reduse:

Aceasta reactie permite dirijarea in alt sens a cristalizarii hidroaluminatului tricalcic si priza cimentului devine normala.

La lianti clincherizati, principalele reactii chimice cu apa pot fi scrise astfel:

Mecanismul prizei si intariri liantilor silicati

Aceste procese chimice determina fenomene fizice care produc priza liantilor. Daca am urmari microscopic procesul de actionare a apei asupra liantului, am observa urmatoarele faze:

Fig. 2.1 Fazele prizei liantilor silicatici

• In prima faza: granulele de liant dispersate in apa se hidrateaza superficial formandu-se geluri de hidrosilicati respectiv de hidroxid de aluminiu si fier, iar in apa apar cristale de Ca(OH)₂ si alumino silicati de calciu hidratati care produc un inceput de rigiditate a pastei. Astfel momentul corespunde conventional inceputului de priza a liantului.

Intr-o alta faza, pelicula de geluri formata impiedica apa sa ajunga la granulele de liant ramase nehidratate; procesul de hidratare continua pe baza apei absorbite din mantaua de gel, care incepe sa se usuce si se contracta. Vor rezulta crapaturi in mantaua gelica , deschizand astfel drum apei catre granula de ciment nehidratata.

Aceasta faza conduce la marirea volumului de geluri ce vor cuprinde in masa lor si formatiunile cristaline si corespunde conventional sfarsitului de priza a liantului silicat. Granulele de ciment raman in proportie de 70-85% nehidratate.

Dupa priza urmeaza perioada de intarire, de lunga durata si se datoreaza atat uscarii gelurilor prin fenomenul de sorbtie interioara si evaporarii in exterior a apei in exces, cat si fenomenul de imbatranire a gelurilor, adica recristalizarea lor, rezultand formatiuni cristaline concrescute cu produse de hidratare, care de la inceput s-au separat sub forma de cristale microscopice.

2.2 Descrierea constructiva a malaxorului

Malaxorul reprezinta sistemul de amestecare a celor trei componenti - apa, ciment, agregate - realizand un amestec omogen.

In figura 2.2 este redata schema malaxorului.

Fig. 2.2 Schema tehnologica a malaxorului

Malaxorul este amplasat sub cantarele de ciment si apa si buncarul intermediar de agregate, primind prin gravitatie: agregate, cimentul si apa.

Ordinea de introducere a componentilor in malaxor este stabilita de normele DIN si pot fi schimbate in functie de beton. Ordinea obisnuita este: agregate, ciment si apa.

Malaxorul este prevazut cu doi arbori pe care sunt fixati 12 paleti de amestecare, arborii fiind otiti cu doua motoare de 37kw. Volumul malaxorului este de 3m³, insa volumul la care se lucreaza este de 2m³ pentru a se realiza o amestecare optima a componentilor.

Dimensiunile malaxorului sunt:

lungimea (L) 1730mm

latimea (l) 2350mm

inaltimea (h) 1700mm.

Timpul de mixare este de 30 secunde dupa ce toate componentele se afla in malaxor. Timpul se selecteaza in calculator, iar timpi de adaugare a componentilor se pot selecta in calculator, in regim manual de operare.

Dupa ce amestecul s-a format, vana de descarcare se va deschide automat pentru ca cimentul sa se descarce prin forta gravitationala si prin sistemul de extractie prin bratele de mixare, prin canalul de descarcare si prin orificiul de cauciuc in betoniera.

Timpul de descarcare si deci randamentul total al instalatiei este legat direct de capacitatea betonierei care preia betonul repede.

2.3 Dimensionarea tehnologica a malaxorului

In dimensionarea malaxorului se folosesc urmatoarele date de intrare:

• volumul util al malaxorului V_u=2m³
• coeficientul de umplere φ=0,29
• valorile rapoartelor l/L, se ia intre 1,30ś1,4 si h/L, se ia intre 0,95ś1,00, conform normativului in vigoare
• volumul malaxorului, V_m, se calculeaza cu relatia:

Se adopta rapoartele:

Stiind ca volumul malaxorului are formula de calcul:

Lungimea malaxorului va fi:

Cunoscand lungimea malaxorului ne va rezulta inaltimea si latimea lui:

2.4 Bilant de masa specific

Bilantul de masa specific se face pentru 1m³ de beton proaspat C 12/15 pentru constructii civile, cu urmatoarele caracteristici prezentate in tabelul 2.1.

Tabel 2.1 Beton pentru constructii civile

Caracteristicile betonului proaspat pentru care se face calculul compozitiei prin metoda tatonarii sunt:

marca betonului: C 12/15

tipul cimentului: II AS

agregate de balastiera: 0ś31mm, agregat uscat

consistenta betonului: tasare 7±2 (lucrabilitate T₃)

Se iau ca valori de intrare: A/C 0,65 volumul de aer oculent 20l, densitatea agregatului ρ_a 2,7 t/m³, densitatea cimentului ρ_c=3 t/m³, cantitatea de apa A 185l/m³.

1)     Dozajul in ciment (kg/m³) rezulta din relatia:

Se aproximeaza la 300deoarece in reteta nu se folosesc aditivi.

2)     Cantitatea de agregate () in stare uscata se calculeaza cu relatia:

unde:

- densitatea aparenta a agregatelor, care in lipsa de determinari se ia, pentru agregatul de balastiera de 2,7 t/m³; pentru agregate calcaroase si usoare se determina experimental

C - dozajul de ciment,

ρ_c - densitatea cimentului, care se ia 3

a - cantitatea de apa, l/m³

P - volumul de aer oculent si se considera egal cu 20 l.

A = 1877

Zona de granulozitate recomandata se alege in functie de cantitatea de ciment din reteta, adica 300 din tabelul 2.2.

Tabelul 2.2 Zonele de granulozitate recomandate

Intram in zona II de granulozitate care este data in tabelul 2.3.

Tabelul 2.3 Zona II de granulozitate

Trecerea in masa prin site a celor 4 sorturi: 0-3, 3-7, 7-16,16-31, conform datelor luate de la statia de betoane sunt date in tabelul 2.4.

Tabel 2.4 Trecerea in masa prin site

Considerand o umiditate pentru fiecare sort: 0-3(40%), 3-7 (10%), 7-16 (22%), 16-31 (28%), valorile trecerii prin site se vor modifica ca in tabelul 2.5.

Tabel 2.5 Treceri in masa prin sita, dupa corectia cu umiditatea

Se va calcula raportul real A/C, stiind ca trebuie sa fie maxim 0,65:

Cantitatea teoretica de agregate pe sorturi folosind o umiditate teoretica este:

Cantitatea reala de agregate pe sorturi se obtine in urma unei corectii de umiditate: 0-3(6%), 3-7 (4%), 7-16 (2%), 16-31 (1%), umiditati obtinute experimental.

Cantitatea de apa reala care se foloseste in reteta este: a=119 l/m³.

2.5 Bilant de masa pentru malaxor / sarja

Bilantul de masa a malaxorului se face pentru un volum util de 2m³ beton proaspat C12/15, care reprezinta volumul sarjei.

Valorile de intrare: A/C 0,65; volumul de aer oclus 20l;densitatea agregatului ρ_A 2,7 t/m³; densitatea cimentului ρ_c 3 t/m³; cantitatea de apa 370 l.

• Dozajul de ciment pentru 2m³ beton proaspat, care reprezinta volumul sarjei:

C 2·300 600 kg/sarja

• Cantitatea de agregate in stare uscata pentru 2m³ beton proaspat:

Cantitatea teoretica de agregate pe sorturi, calculata la o umiditate admisa pe sorturi, este: 0-3(6%), 3-7 (4%), 7-16 (2%), 16-31 (1%).

Se va calcula raportul real A/C, care trebuie sa fie maxim 0,65:

Cantitatea de apa reala care se foloseste in reteta este: a 292 l/sarja.

Capitolul 3

Dimensionarea tehnologica a transportorului cu banda

3.1 Descrierea constructiva

Transportoarele cu banda face parte din grupa transportoarelor cu organ flexibil de tractiune continua fiind utilizate pentru transportul materialelor granulare sau pulverulente varsate sau al materialelor in bucati, pentru transportul semifabricatelor, al produselor finite fasonate si uneori, al sarcinilor individuale grele (saci, lazi etc.). Transportoarele cu banda sunt folosite pentru transportul pe directie orizontala sau pe o directie cu o inclinare mai mica decat unghiul de alunecare al materialelor.

Fig. 3.1 Schita tehnologica atransportorul cu banda

Banda flexibila

Banda unui transportor cumuleaza doua functii, fiind in acelasi timp organ de lucru si organ de tractiune.[4]

Banda flexibila cea mai frecvent folosita este banda textila cauciucata, confectionata din insertii textile solidarizate intre ele prin vulcanizare cu cauciuc si acoperita in exterior cu un strat d cauciuc. Benzile de cauciuc pot fi folosite la temperatura de 150-170^oC, folosindu-se cauciucuri sintetice de tip acrilonitril sau cloropren.

Benzile numite "din cauciuc" contin o armatura impregnata sau invelita in cauciuc. Pentru armaturi se utilizeaza:

temperatura din fire de bumbac

funii din bumbac si fire sintetice

tesaturi "cord" combinate din bumbac si fire sintetice

cabluri din otel.

Benzile de cauciuc sunt livrate in rulouri, cu lungime pana la 100m.

Latimea benzilor cauciucate este standardizata prin STAS 2077-66.

Organele de rezemare

La transportoarele cu banda plata, banda este subtire atat pe rama superioara cat si pe cea inferioara pe role orizontale, avand o lungime cu 100-200 mm mai mare decat latimea benzii.

La constructia rolelor de reazem trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele:

- rolele sunt puse in miscare de banda care inainteaza, ele trebuie sa se invarteasca usor; orice rezistenta suplimentara inseamna o crestere a consumului de energie precum si uzura benzii. De aceea se utilizeaza role pe rulmenti.

- rolele sunt in permanenta expuse actiunii abrazive a prafului si a particulelor de material de pe banda. Patrunderea prafului in lagare mareste uzura rulmentilor, de aceea trebuie facuta o etansare buna a lagarelor. Pentru o buna functionare a benzii, lagarele rolelor de reazam trebuie sa fie permanent bine unse.

Dispozitive de intindere

Dispozitivele de intindere a benzii asigura functionarea linistita a acesteia si o buna aderenta intre banda si tamburul de actionare. Dispozitivele de intindere sunt de doua tipuri : cu surub si cu greutate.

Dispozitivele de intindere cu surub se folosesc la extremitatea transportorului opus actionarii si constau dintr-o toba de intoarcere al carui ax poate fi deplasat orizontal, paralel cu el, cu ajutorul a doua tije filetate, actionate simultan cu mana. Au ca incovenient cu forta de intindere a benzii variaza pe masura ce banda se alungeste sau se modifica gradul ei de incarcare incat intinderea benzii trebuie controlata mai des.

Dispozitivul de intindere cu greutate nu prezinta acelasi inconvenient, deoarece forta de intindere se mentine permanent constanta. Toba de intindere este montata pe un carucior, care este tras de o greutate prin intermediul unui cablu de otel.

Cand transportorul nu este lung, se utilizeaza dispozitivul de intindere orizontal, care se plaseaza la extremitatea transportorului ca si dispozitivul cu surub.

Dispozitivul de incarcare si descarcare

Dispozitivele de incarcare sunt de obicei niste palnii de incarcare asezate deasupra benzii. Ele trebuie sa asigure o cadere fara izbituri a materialului pe banda.

In unele cazuri pentru materialele care contin praf si bucati mari, palnia de incarcare este prevazuta cu o sita, care separa praful, asezandu-l mai intai pe banda; acestea constituind un strat protector pe care cad apoi bucatile mari.[4]

Descarcarea transportorului cu banda se poate face:

- la capatul transportorului, prin cadere libera a materialului de pe banda

- intru-un punct oarecare de pe traseu, cu ajutorul unui dispozitiv special. Acestea sunt de doua tipuri:

- aruncatoare cu tambururi in care banda ocolind doi tamburi isi schimba brusc directia, iar materialul datorita inertiei paraseste banda

- aruncatoare in forma de scut. Ele au o constructie simpla si un consum de energie mai mic decat aruncatoarele cu tambur. Au dezavantajul unei uzuri mari a benzii iar in cazul materialelor friabile, sfarmarea acestora.

3.2 Calculul dimensiunilor transportorului cu banda

La proiectarea unui transportor se dau urmatoarele date initiale: productivitatea,

Q, materialul de transportat, cimentul, distanta de transport, unghiul de inclinare, 15^o.

Calculul transportorului decurge dupa urmatoarele etape:

1)     se alege viteza benzii functie de proprietatile materialului, unghiul de inclinare, existenta dispozitivelor de incarcare

2)     se stabileste forma benzii si se calculeaza latimea

Cunoscand masa fiecarui sortiment transportat si timpul de incarcare, , 2 minute, se determina debitul transportorului cu relatia.

Cantitatea maxima de transport a unui transportor cu banda de cauciuc este data de relatia:

t/h

unde:   ρ_n - densitatea medie a materialului de transportat; 1,6 t/m³

B - latimea benzii de transport

V - viteza de deplasare a benzii de transport

Vitezele benzilor de transport sunt in functie de latimea ei si de natura materialului de transportat.

k_α - un coeficient care tine seama de unghiul de inclinatie al celui mai inclinat traseu al ramurii purtatoare de material al benzii de transport, indicat in tabelul 3.1.

Tabelul 3.1. Valorile coeficientului k_α

K - coeficientul care tine seama de forma sectiunii transversale a ramurii purtatoare de material a benzii de transport, la forma jgheabului, din doua role inclinate la 15^o.

Latimea benzii se calculeaza pe baza capacitatii de transport, respectiv cu relatia:

Latimea benzii calculate va fi adoptata conform STAS 7539-66.

3.3 Calculul puterii necesare antrenarii benzii de transport

Pentru calculul puterii motorului unui transportor cu banda se calculeaza mai intai puterea necesara la arborele tamburului de actionare, iar apoi motorul se alege luandu-se in consideratie suprasarcina din perioada de pornire. Puterea necesara la axul tamburului de antrenare se consuma pentru invingerea frecarii in lagarele rolelor de sustinere si intoarcere, invingerea frecarii in lagarele rolelor de sustinere si grilaj, invingerea frecarii rezistentelor aditionale create de instalatia de descarcare.

Pentru benzile plate (STAS DIN 2210), puterea necesara la axul tamburului de antrenare se calculeaza cu relatia:

unde:   f - coeficient de frecare a lagarelor

L₀ - distanta de transport

c - coeficient de care depinde lungimea transportorului

G_m - masa rolelor si a benzii, raportata la un metru de transport

G_m = M_r + M_b

unde :   M_r - masa rolei

M_b - masa benzii.

- densitatea otelului

V - volumul rolei

V = V_cilindru - V_gol = 0,002 - π ·0,08²·0,28 = 0,0009m³

Obtinem:

Vom avea:

G_m, masa rolelor si a benzii, raportata la un metru lungime de transport va fi:

Puterea necesara la axul tamburului de antrenare va fi:

Puterea pe care trebuie sa o aiba motorul electric pentru a antrena banda de transport se obtine cu relatia:

unde:   k_n - coeficient care tine seama de invingerea rezistentelor la demaraj, si ia valori

intre 1 si 1,2

- randamentul transmisiei = 0,30,9

Capitolul 4

Dimensionarea tehnologica a transportorului elicoidal

4.1 Descrierea constructiva a transportoarelor elicoidale

Transportorul elicoidal, denumit si transportor cu melc sau cu snec (figura 4.1), face parte din grupa transportoarelor fara organ flexibil de tractiune, fiind utilizat pentru transportul materialelor varsate la debite de pana la100 t/h si distante de transport pana la 50m.

Fig. 4.1 Schema unui transportor elicoidal

Elementul activ al transportorului este melcul care se executa din tabla de otel sudata pe o teava, avand diametre intre 150 - 600m, functie de granulatia metalului. Transportorul este prevazut cu un jgheab care are la partea inferioara o forma semicilindrica, racordata la pereti verticali, acoperit cu un capac. Jgheabul se sprijina pe reazeme si este prevazut cu gura de incarcare si gura de descarcare. La 2-3m se sprijina pe suporti de fonta care ii dau rigiditate. Jgheabul transportorului se confectioneaza din tabla de otel si mai rar din fonta.

Surubul melc se compune dintr-un arbore cu interiorul gol sau plin si dintr-o banda elicoidala fixata pe arbore prin sudura. Surubul melc se roteste in lagarele intermediare suspendate si in cele de pe montantii terminali. Pentru prelucrarea componentei axiale, care apare in urma rezistentei la deplasarea materialului, este preferat un lagar exterior. Rotirea melcului este realizata de un motor electric.

Directia obisnuita de deplasare a materialului este orizontala. Exista insa si transportoare melc pentru deplasarea materialelor e portiuni inclinate, unghiul de inclinare fiind de maxim 20⁰. cu transportoarele elicoidale se pot transporta orice materiale varsate cu granulatii de la cele mai fine pana la cca. 150mm.

Turatia melcului variaza intre 40-200 rot/min, fiind cu atat mai mica cu cat materialul este mai greu si mai abraziv. In cazul materialelor abrazive elicea se toarna din fonta. Elicea se executa in patru variante:

1. pentru materiale abrazive usoare, neaderente in forma de praf
2. pentru materiale sub forma de bulgari
3. pentru materiale lipicioase si cu tendinta de a forma aglomerari
4. pentru materiale lipicioase

Arborele transportorului elicoidal se confectioneaza din teava de otel, fiind suportat de lagare suspendate dispuse la 2,5-3m. Arborele este montat excentric pentru ca elicea sa nu atinga fundul jgheabului. Incarcarea si descarcarea se pot face in puncte fixe sau in orice punct.

Alte variante de transportoare elicoidale: transportoare elicoidale pentru materiale in vrac care depun praf; transportoare cu sarma in spirala; elevator cu melc pentru transportul pe verticala a materialelor in bucati.

Avantajele transportoarelor elicoidale sunt: constructie simpla si posibilitatea de a etansa jgheabul incat atmosfera nu este viciata cu praful ce s-ar degaja; incarcarea-descarcarea se pot face dupa necesitatea in mai multe puncte; simultan cu transportul se pot executa si alte operatii tehnologice ca amestecarea, racirea sau incalzirea. Transportoarele amestecatoare sunt foarte raspandite. Transportoarele elicoidale au urmatoarele dezavantaje: un consum ridicat de energie, snecul si jgheabul se uzeaza relativ repede; distanta de transport si productivitatea nu pot depasi anumite limite.

4.2 Calculul dimensiunilor transportorului elicoidal

Pentru calculul transportorului elicoidal STAS E 7672-66, se dau urmatoarele date de intrare:

• Q_n - productivitatea transportorului, 30t/h
• L - lungimea de transport, 10m
• ρ_v - densitatea in vrac a materialului, 1,6 t/m³

Productivitate transportorului elicoidal se calculeaza cu relatia:

unde: D - diametrul exterior al elicei, in m

p - pasul elicei, m

n - turatia arborelui, rot/min; se ia intre 50-80 rot/min

ψ - coeficient de umplere

Din ecuatia productivitatii rezulta diametrul exterior al elicei:

unde: t - raportul p/D se ia in general egal cu 0,8-1

n - turatia efectiva a arborelui, se admite in jur de 50 rot/min

ψ - coeficient de umplere, pentru ciment din tabele 0,25

Pasul melcului depinde de diametrul exterior al elicei (D):

Numarul maxim de rotatii (n) se ia in functie de diametrul exterior al elicei si de natura materialului transportat, conform relatiei:

in care: K'60 pentru materiale usoare si putin abrazive

4.3 Calculul puterii motorului de antrenare

In timpul transportului unui material se consuma energie pentru invingerea urmatoarelor rezistente: frecarea materialului de jgheab, frecarea materialului de spirele melcului, macinarea si amestecarea materialului, frecarea in lagare la intermediare si de capat, rezistenta din mecanismul de transmisie.

Unele dintre aceste rezistente nu pot fi calculate, ele sunt inglobate intr-un coeficient de rezistenta de inaintare a materialului in functie de natura lui (W₀), care pentru ciment este 32.

Puterea motorului necesara antrenarii, pentru α = 20⁰, se calculeaza cu relatia:

unde: Q_n - productivitatea transportorului, conform manualului tehnic este de 30 t/h

L - lungimea de transport, conform manualului tehnic este de 10m

Puterea motorului va fi egala cu:

unde: η_t - randamentul transmisiei, de 0,8

Capitolul 5

Dimensionarea tehnologica a depozitului de agregate

5.1 Descrierea constructiva

Dispozitivul de agregate are rolul de a asigura necesarul de agregate din beton. Pe timp calduros timpul de stocare este de 7 zile, iar pe timp rece de 3 luni.

Depozitul de agregate este impartit in patru parti egale separate intre ele de padocuri din beton conform figurii 5.1.

Fig. 5.1 Depozit de agregate

Agregatele sunt aduse din balastiera cu camionul.

Padocurile din beton care alcatuiesc depozitul de agregate au o lungime de 6 m si latime de 1 m si sunt descrise in figura 5.2.

Fig. 5.2 Padoc din beton

5.2 Dimensionarea tehnologica

Date de intrare:

lungimea depozitului L₁= L₂= L₃= L₄=30m

latimea depozitului de agregare, l₁= l₂= l₃= l₄=30m

timpul de stocare δ_nec

Timpul de stocare pe timp de vara δ_nec este de 7 zile, iar pe timp de iarna δ_nec este de 3 luni.

Timpul necesar obtinerii unei sarje de beton proaspat, se calculeaza cu relatia:

in care: - timpul necesar incarcarii agregatelor care este de 1'12"

timpul realizarii amestecarii de 45"

timpul de descarcare a betonului proaspat in betoniera care este de 7

- timpul de pauza care este de 2

Astfel vom avea ca timpul necesar obtinerii unei sarje este de:

Volumul unui depozit de agregate dintr-un sort va fie gal cu:

in care: L - lungimea depozitului de agregare

l - latimea depozitului de agregare

h - inaltimea depozitului

Numarul de sarje care se realizeaza pe zi se calculeaza cu relatia:

Stiind ca sortul 1 are masa, mag, 939 kg si o densitate in vrac, φ_v, 1,25 kg/m³, atunci se poate calcula cantitatea maxima pe care o poate avea depozitul cu sort 1 (0-3).

Relatia de calcul este:

A - cantitatea de agregate in stare uscata kg/sarja

Atunci volumul de agregate din sortul 1 (0-3) va fi:

Facand corectia cu coeficientul de umplere, volumul agregatelor din depozit pentru sortul 1 va fi:

in care: φ - coeficient de umplere, se ia 0.8

Stiind ca V₁, V₂, V₃, V₄ care reprezinta volumul de agregate pentru fiecare sort sunt egale, atunci volumul depozitului de agregate va fi:

Capitolul 6

Analiza procesului tehnologic

6.1 Utilitati

Utilitatile mai importante din industria chimica sunt: apa, aburul, energia electrica, aerul comprimat si combustibilul.

Apa

Functie de utilizarea care se da apei se deosebesc mai multe categorii: apa tehnologica, apa potabila, apa de incendiu, apa de incalzire.

Apa industriala este folosita pentru spalarea betoanelor dupa transportul betonului proaspat. Apa este agentul termic cu capacitate calorica mare, usor de procurat. Pentru incalzire se prefera apa dedurizata in scopul evitarii depunerilor de piatra.

Energia electrica

Energia electrica reprezinta una din formele de energie cele mai folosite in industria chimica datorita usurintei de transport la distantei mari si la punctele de consum si randamentelor mari cu care poate fi transformata in energie mecanica, termica sau luminoasa.

Energia electrica transformata in energie mecanica este utilizata la actionarea electromecanica cu care sunt dotate diverse utilaje din industria chimica: pompe, malaxor etc.

Energia electrica se utilizeaza pentru actionari, incalzire, racire, iluminat etc. Alimentarea intreprinderii cu energie electrica se poate face de la sistemul energetic national.

Dezavantajul utilizarii energiei electrice il constituie costul ridicat si impunerea unor masuri speciale de protectia muncii.

Aerul comprimat

In industria chimica, aerul comprimat poate fi utilizat in urmatoarele scopuri:

ca purtator de energie (pentru actionarea aparatelor de masura si de reglare)

pentru amestecare pneumatica

ca materie prima tehnologica

ca fluid inert pentru manipulari de produse sub o presiune de 1,8 barri

pentru diferite scopuri (curatirea utilajelor, uscarea etc.).

6.2 Fluxuri secundare

Deseuri

In conformitate cu Legea Protectiei Mediului137/1995 republicarea 2000, si a H.G. 155/1999, cu privire la introducerea Gestiunii Deseurilor si a catalogului European a Deseurilor, se va avea in vedere urmatoarele:

• gestionarea si stocarea deseurilor se va face dupa un plan stabilit mai jos
• fiecare tip de deseu va fi supus unui circuit stabilit in prealabil, avandu-se in vedere respectarea fiecarei etape
• in cazul eliminarii unei etape intermediare din plan, se va avea an vedere respectarea normelor legislative

Principalele tipuri de deseuri sunt:

vehicule casata

utilaje casate

uleiuri uzate, de motor, transmisie si gresare

deseu tehnologic

deseu menajer

deseu acumulatori

cauciuc uzat

Astfel, pentru fiecare se stabileste un ciclu, obligatoriu avandu-se in vedere respectarea lui.[13]

1.       In cazul vehiculelor casate, precum si a utilajelor care constituie deseuri, se va proceda in modul urmator:

dezasamblarea (sau taierea) se va face in cadrul incintei avandu-se in vedere locul si momentul in care se va face aceasta, alese in asa fel incat sa nu se interpuna in procesul de productie, sa nu afecteze calitate mediului sau sa nu constituie un pericol pentru personal

pe cat posibil dezasamblarea se va face cu o firma specializata

in cazul in care deseul rezultat nu se va desface catre terti, se va avea in vedere depozitarea lui in loc amenajat

2.       In cazurile uleiurilor uzate, de motor, transmisie si gresare, se vor urmari:

schimburile de ulei la masini sau utilaje, se vor efectua in totalitate, numai in locuri stabilite si pregatite pentru acest tip de activitate (locuri dotate cu tavi de preluare a uleiurilor scurte, sau prevazute cu pat de nisip pentru absorbtie)

uleiul rezultat in urma schimbului (sau a altor procese generatoare), se vor depozita in recipiente, acestea fiind depuse in locuri special amenajate

pe cit posibil se va avea in vedere livrarea catre firmele specializate in recuperarea acestor deseuri, cat mai repede evitandu-se astfel crearea unor depozite pe termen lung

3.       In cazul deseului tehnologic rezultat in urma productiei, se va urmari:

recuperarea acestuia cat mai des din decantoarele cu care este prevazuta unitatea

depozitarea lui in locuri strict amenajate si mentinute intr-o evidenta stricta

desfacerea catre unitati interesate de acest tip de deseu

4.       In cazul deseurilor provenite de la acumulatori sau cauciuc uzat se va urmari:

depozitarea lor in locuri special amenajate

contactare unor firme specializate interesate de acest tip de deseu

mentinerea unei evidente stricte a intrarilor si iesirilor din aceste depozite

6.3 Fluxurile poluante

Procesul de poluare a mediului inconjurator a capatat dimensiunile unei amenintari accentuate.

Ca o prima cauza se pot cita fenomenele naturale ca : vulcanii, furtunile de nisip, autoaprinderea savanelor iar cea de-a doua sursa este aparitia comunitatilor umane dense.

Principalii poluanti care pot exista la o statie de beton sunt : pulberile de agregate si ciment si de asemenea gazele de esapament emise de betoniere.

In aer se pot gasi mai multe tipuri de pulberi si anume:

pulberi sedimentabile, cu diametrul mai mare de 5μm

pulberi in suspensie, cu diametrul sub 5μm

Aceste pulberi pot fi eliminate in aer, sursele de generare fiind multiple, de exemplu: transporturile, combustie, diverse procese industriale.

Pulberile au o actiune iritanta asupra cailor respiratorii, iar actiunea lor specifica este legata de compozitia chimica (toxica, fibrozanta, alergizanta).

Pulberile din aerul atmosferic au efect negativ asupra asimilatiei clorofilei si poate duce la necroza frunzelor sau florilor.

Poluantul principal care rezulta din gazele de esapament este monoxidul de carbon.

Monoxidul de carbon este cel mai raspandit si cel mai comun poluant al aerului. Emisiile totale de monoxidul de carbon in atmosfera depasesc pe cele ale tuturor celorlalti poluanti la un loc.

Monoxidul de carbon rezultat din gazele de esapament reprezinta 64-80% din sursele antropizate in care se incadreaza.[10]

Monoxidul de carbon este un gaz cu proprietati reducatoare, foarte putin solubil in apa, care are asupra organismului o actiune asfixianta. Acesta se explica prin afinitatea ridicata pentru hemoglobina (de 200 de ori mai mare decat a oxigenului) ceea ce duce la formarea carboxihemoglobinei.

Se impiedica astfel transportul oxigenului la organe si ,tesuturi, producandu-se asfixierea. C.M.A = 2 mg/m³ (media zilnica).[6]

Dioxidul de sulf este un alt poluant rezultat in gazele de esapament.[10]

Numai 1% din dioxidul de sulf atmosferic provine din surse naturale, restul din surse antropizate (arderea combustibililor): arderea carbunilor, transportul, arderea petrolului si industrie, conform tabelului 6.1.

Tabelul 6.1. Intensitatea emisiilor diferitelor surse antropizate de SO₂

Dioxidul de sulf este un gaz inecacios si mai greu decat aerul. Are proprietati reducatoare astfel incat se poate oxida in atmosfera (reactie catalizata de radiatiile solare) formand acid sulfuric si /sau sulfati, ducand la actiunea necrozanta.[6]

Asupra omului actioneaza ca iritant al aparatului respirator. C.M.A = 0,25 mg/m³ (media zilnica).

Cauza principala a emisiei de oxizi de azot, NO_x (x = 1,2), este arderea combustibililor. Se estimeaza ca procesele de ardere a carbunelui, produselor petroliere, gazului natural si combustibilului folosit in motoarele vehiculelor, contribuie cu circa 90% la concentratiile de oxizi de azot provenit din activitatea omului, cantitatea fiind evaluata la .[10]

Oxizii de azot, indeosebi NO₂, au actiune toxica asupra cailor respiratorii. Alte efecte ale oxizilor sunt: precipitatie acida, distrugerea stratului de ozon, formarea smogului fotochimica. C.M.A = 0,1 mg/m³ (media zilnica).[6]

A devenit clar ca poluarea mediului poate deveni o frana in dezvoltarea civilizatiei moderne si ca trebuie rezolvata contradictia intre cerintele cresterii economice si cerintele protectiei mediului.

A produce fara a dauna omului si omului si mediului - aceasta este problema.

6.4 Plan de evacuare si combatere a

poluarii accidentale

Cauzele care pot duce la aparitia unor poluari accidentale:

• lipsa au starea proasta a garniturilor de etanseizare de la capacele vagoanelor pentru transportul cimentului
• lipsa sau starea proasta a suruburilor de strangere a capacelor de la vagoanele pentru transportul cimentului
• deformatii ale capacelor sau gurilor de umplere si vizitare de la vagoanele pentru transportul cimentului
• avarii la sistemul de tevi pentru transportul pneumatic al cimentului (fisuri, sparturi, crapaturi, deteriorarea garniturilor de etansare)
• avarii la sistemul de filtrare cu saci din componenta silozurilor pentru ciment si var (spargerea sacilor filtranti)
• defectiuni la electrofiltrele de la statia de betoane
• avarii la snecurile pentru transportul cimentului din vasele de stocare in vasele de impulsionare
• defectare snecurilor de la decantorul de ape provenite de la spalarea autobetonierelor

Modul de actionare in caz de poluare accidentala:

1.     In cazul lipsei sau proastei stari ale suruburilor de strangere a capacelor de la vagoanele pentru transportul cimentului se procedeaza astfel:

se va opri alimentarea cu aer a buteliei de la vana principala

se va reduce presiunea la zero prin intermediul supapei de siguranta de la vagonul de ciment

se va remedia defectiunea prin inlocuirea suruburilor

se va realiza curatarea imediata a zonei afectate pentru a se evita raspandirea in atmosfera datorita vantului a eventualelor pulberi depuse

In cazul in car mecanicul constata ca nu se poate remedia defectiunea, anunta seful statiei de betoane sau directorului de exploatare. Timp de operare 10 min.

2.     In cazul deformatiilor la capacele si gurile de umplere si vizitare de la vagoanele pentru transportul cimentului se procedeaza astfel:

in cazul in care se constata defectiuni la capacele vagoanelor de ciment se vor inlocui cu altele bune

in cazul defectiunilor la gurile de umplere si de vizitare se opreste alimentarea cu aer, se reduce presiunea la zero, se inlocuiesc garniturile de la gurile de umplere sau vizitare, si se realizeaza curatirea imediata a zonei afectate pentru a se evita raspandirea in atmosfera datorita vantului a eventualelor pulberi

3.     In cazul avariilor la sistemul de tevi pentru transportul pneumatic al cimentului se procedeaza astfel:

se opreste electrofiltrul, aerul impurificat cu pulberi de ciment filtrandu-se numai prin filtrele cu saci

se inlocuieste filtrul defect cu cel de rezerva

se repune in circuitul de filtrare si se realizeaza curatarea imediata a zonei pentru a se evita avarierea sistemului

electrofiltrul defect va fi reparat la serviciul firmei producatoare

4.     In cazul avariilor la gurile de descarcare a cimentului sa varului din silozurile de stocare in vasele de impulsionare se procedeaza astfel:

mecanismul deservent anunta imediat seful statiei de betoane, la randul lor anunta responsabilul cu protectia mediului, acesta anuntand conducerea, precum si Agentia de Protectia Mediului

se blocheaza gura sacului de alimentare prin legare

se deblocheaza cremaliera sertarului

se constata cazurile care au dus la defectarea sertarului: patrunderea de corpuri straine, blocarea dintilor cremalierei cu ciment pietrificat sau alte corpuri straine

se remediaza imediat defectiunea

se dezleaga sacul de alimentare

se porneste instalatia de alimentare

se va realiza curatirea imediata a zonei afectate pentru a se evita raspandirea in atmosfera datorita vantului a eventualelor pulberi

5.     In cazul defectiunilor snecurilor de la decantorul de ape provenite de la spalarea autobetonierelor se va proceda astfel:

decantarea este asigurata de decantorul mare timp de 5 zile, interval in care se poate realiza separatii la snecul stricat

Capitolul 7

Conducerea automata a procesului

Statia de betoane si agregate Lafarge prezinta un sistem automat unicat in tara. Sistemul automat este constituit dintr-un soft nemtesc iar instalatia propriu-zisa este importata din Grecia.

Astfel pentru a abtine un anumit tip de beton cerut de consumator, se va selecta din programul calculatorului reteta si se va introduce cantitatea de beton dorita. Dupa care incepe cantarirea si dozarea agregatelor, fiecare buncar de agregate este prevazut cu doua elemente care sunt actionate electro-pneumatice.

Ambele dozatoare pot functiona individual sau impreuna pentru a realiza o doza fina a agregatelor in vederea obtinerii betonului de inalta clasa.

Cantarirea agregatelor se face gravitational printr-un sistem de cantarire aditiv. Agregatele sunt cantarite aditiv pe rand pe banda de cantarire care este amplasata sub dozatoare in interiorul constructiei din otel a suportului rezervorului de agregate.

Banda de cantarire cu buncarul de cantarire sunt articulate cu capsule dinamometrice. Greutatea din banda de cantarire si cea din buncarul de cantarire sunt considerate TARA si controlate automat prin sistemul computerizat integral dupa fiecare secventa de cantarire la nivelul zero din TARA.

Inainte de demararea sistemului de cantarire in noua tura, nivelul zero al capsulei dinamometrice trebuie controlat in computer pentru a recunoaste eroarea din functionarea acestor capsule dinamometrice. Eroarea este indicata in minus la kg.

In timpul cantariri agregatelor este actionat automat vibratorul cutiei de nisip pentru dozarea nisipului.

Dupa completarea cantitatii necesare de agregat prin operare automata, agregatul este descarcat din banda de cantarire in transportul cu banda inclinata demarand actionarea electrica a benzii de cantarire.

Reglarea usii de iesire a buncarului cu banda de cantarire, pentru a obtine o umplere optima a transportorului cu banda de cantarire functioneaza pentru a asigura o descarcare completa a tuturor componentelor din buncar si banda de cantarire.

Dupa oprirea benzii de cantarire urmatoarea cantarire poate incepe automat.

In timpul dozarii agregatelor este actionata o alta operatie automata din sistemul de comanda computerizat. Pentru obtinerea unei productivitati mari de ciment operarea instalatiei se face in cicluri suprapuse.

In timp ce are loc dozarea agregatelor are loc si dozarea cimentului prin transportul elicoidal de ciment de la silozul de ciment, in cantarul de ciment, transportorul elicoidal operand si transportand ciment pana se obtine cantitatea de ciment selectata in calculator.

Cantarul de ciment este dotat cu trapa de descarcare electro-pneumatica in fluture si vibrator care asigura debitul de ciment. Vibratorul opereaza in regim automat pentru intreaga perioada de descarcare a cantarului de ciment pana la inchiderea supapei.

Cantarul de ciment are un sistem de ventilatoare care este interconectat cu sistemul de ventilatoare al malaxorului pentru a asigura debit de aer cu continut minim de praf in timpul incarcarii si descarcarii cantarului de ciment.

Cantarul de ciment este prevazut cu 3 capsule dinamometrice. Tot prin calculator are loc o calibrare a cantarului de ciment si a capsulelor dinamometrice.

Concomitent cu dozarea agregatelor si cimentului are loc si dozarea apei.

Cantarul de apa este prevazut cu supapa fluture actionata electro-pneumatic.

Apa va fi dozata printr-o teava de 2,5 inch, cu apa de la retea la o presiune de 4-6 barri, descarcand apa printr-un sistem de teava integrata in containerul de apa. Inchiderea apei se face de la supapa de inchidere electro-pneumatica. Capsulele dinamometrice sunt cele care indica greutatea dozata de ciment in calculator.

Agregatele gata cantarite sunt aduse intr-un buncar intermediar pentru dozarea intermediara si descarcate repede in malaxor.

Buncarul intermediar este prevazut cu un vibrator care asigura debitul de agregate. Deschiderea lui se face printr-o trapa plata deschisa electro-pneumatic. Descarcarea agregatelor se face printr-un canal direct in malaxor.

Ordinea de intrare a componentilor in malaxor este stabilita din normele DIN si pot fi schimbate in functie de beton.

Timpul de miscare este de 30 dupa ce toate componentele se afla in malaxor.

Timpul se selecteaza in calculator, iar timpii de adaugare a componentelor se poate selecta in calculator, in regim manual de operare.

Dupa ce amestecul a trecut, vana de deschidere se va deschide automat pentru ca betonul sa se descarce prin forta gravitationala si prin sistem de extractie prin bratele de miscare, prin canalul de descarcare si orificiul de cauciuc din betoniera.

Pentru malaxoare de 1-1,5 m³ usa de descarcare se va deschide automat si complet, malaxoarele de capacitate mai mare deschid vana de descarcare in serie, pentru a nu umple prea tare betoniera.

Timpul de descarcare si deci randamentul total al instalatiei este legat direct de capacitatea betonierei care preia betonul repede.

Prin folosirea sistemului automatizat la procesul continuu de obtinere a betonului proaspat apar urmatoarele avantaje:

• consumul de materii prime si auxiliare este rational
• creste productivitatea muncii prin eliminarea timpilor morti
• utilajele lucreaza continuu la sarcini ridicate ceea ce se reflecta in cresterea capacitatii de productie
• creste calitatea produselor prin mentinerea la valori optime a parametrilor de lucru
• scade numarul personalului de deservire
• se imbunatateste atat securitatea muncii cat si conditiile de munca.

Capitolul 8

Riscuri. Masuri de tehnica securitatii muncii

Toti angajatii S.C. LAFARGE AGREGATE BETOANE S.A. se vor supune regulilor si programelor de protectia muncii.[12]

Acordati o atentie deosebita pentru propria securitate si pentru asigurarea sigurantei celor din jur.

Respectati cu strictete atat normele generale de protectia muncii, cat si modulele proprii de instruire "nimic din ceea ce trebuie sa faceti nu este mai important decat asigurarea protectiei si a sanatatii dumneavoastra".

Purtati echipamentul de protectie corespunzator sarcinilor dumneavoastra de munca pe toata durata lucrului.

Nu executati lucrari in afara de cele pentru care sunteti calificati si instruiti.

Nu puneti in functiune instalatii, masini, utilaje, etc. care sunt protejate impotriva electrocutarii.

Intretinerea si mentinerea in perfecta stare de functionare a instalatiilor si dispozitivelor de protectie a muncii, neadmitand nici o descomplectare a acestora. Aceasta obligatie revine in aceeasi masura si personalului de conducere si personalului muncitor.[12]

Nu interveniti niciodata asupra masinilor, instalatiilor si / sau utilajelor (pentru reparatii, interventii, revizii, intretinere, etc.) in timpul functionarii acestora.

Nu porniti instalatia, utilajele sau masinile pana nu v-ati convins prin control ca nu exista oameni in zonele periculoase, nu se lucreaza si / sau nu exista defectiuni.

Circulati numai pe caile special amenajate in acest sens si cu atentie.

Nu circulati prin raza de actiune a masinilor si utilajelor sau pe sub benzi transportoare ce nu au prevazute panouri sau plase de protectie.

Nu consumati sau introduceti in unitati bauturi alcoolice.

Nu dormiti in timpul serviciului.

Nu parasiti locul de munca fara sa anuntati in prealabil seful ierarhic.

In caz de accident, daca sunteti la locul producerii accidentului, acordati imediat primul ajutor si anuntati seful ierarhic prin orice mijloace.

Executati dispozitiile de la seful ierarhic fara a neglija normele de protectia muncii.

Module de instruire pentru operatorii statiei de betoane

Inaintea inceperii lucrului:

verificati nivelul de ulei la componentele mici care prepara aerul din hidrofor

aveti grija sa nu fie scapari de ulei la racorduri, furtunuri, cilindri hidraulici, distribuitori

verificati ca instalatia electrica si comenzile la 24V sa fie in stare buna de functionare

verificati cantitatea de ciment din silozuri

verificati daca pompa din putul de mare adancime functioneaza

porniti hidroforul pentru formarea pernei de aer

nu porniti instalatia pana nu v-ati asigurat ca silozurile sunt pline

puneti in timpul lucrului echipamentul de protectie

opriti instalatia imediat ce observati nereguli in functionare

Module de instruire pentru buncare

Aveti grija la circulatia pe platformele buncarelor, care trebuie sa fie bine ingrijita, prevazute cu balustrada si iluminate.[12]

Nu coborati in buncar pentru desfundare. In caz de nevoie, faceti-o numai cu centura de siguranta si insotit si supravegheat de cel putin inca un muncitor. Atentie - inainte de coborarea in buncar:

opriti instalatia de functionare

asigurati-va ca nu exista pericolul caderii de materiale

fixati bine franghia intr-un punct rigid in asa fel incat sa reziste.

Nu desfundati subarele decat cu bare metalice destinate special acestei operatii.

Nu urcati sau coborati de pe platforma buncarului si subarului in timpul cand autobasculantele manevreaza fie cu fasa, fie cu spatele.

Module de instruire pentru benzi transportoare

Nu treceti pe sub transportoarele cu banda decat prin locuri de trecere protejate cu panouri din plasa.[12]

Nu inlaturati patinarea covorului de banda pe tambururi prin aplicarea de argila, cenusa sau nisip.

Nu curatati tamburii, rolele sau dispozitivele de la transportorul cu banda in timpul functionarii.

Nu porniti sau opriti benzile transportoare pana nu cunoasteti bine caracteristicile tehnice ale acestor benzi si defectiunile ce pot surveni.

Curatati in timpul iernii zapada si gheata de pe caile de acces pentru evitarea alunecarii.

Nu puneti in functiune benzile transportoare pe timp de noapte daca instalatia de iluminat este defecta.

Verificati ca toate benzile transportoare, in special cele mai lungi de 30 m, sa fie prevazute cu instalatii de oprire.

Supravegheati benzile transportoare in timpul functionarii astfel:

sa nu fie depasita capacitatea de incarcare a benzilor

materialul in vrac sa nu curga sau sa sara peste margine

Module de instruire pentru operatorii pod rulant

In fiecare zi, inainte sa inceapa lucrul, verificati elementele macaralei:

dispozitivul de siguranta si protectie

franele

calea de rulare

tampoanele de pe capetele liniei

starea cablurilor si a sufelor, sa nu prezinte uzuri

instalatia de semnalizare

daca elementele de comanda sunt in pozitie 0

Verifica daca linia principala de alimentare se afla sub tensiune.

Nu lucra sub nici o forma daca organele in miscare nu sunt protejate cu aparatori de protectie.[12]

Daca constatati vreo defectiune, decupleaza podul de la reteaua electrica si anunta maistrul.

Nu urca pe pod pana nu ti-ai pus echipamentul individual de protectie si echipamentul individual de lucru.

Module de instruire pentru descarcarea vagoanelor de ciment

Faceti o evaluare a starii tehnice a vagonului.

Verificati etanseitatea la capacele de vizitare si la capacul mare.

Verificati daca exista toate capacele, garniturile si suruburile.

Pe vagon verificati existenta fluturilor, a garniturile si a capacelor.

Ridicati capacul si asigurati fluturii.

Racordati vagonul la furtunul de descarcare a cimentului.

Porniti compresorul si incepeti descarcarea cimentului numai atunci cand manometrul indica 1.8 bari.

In timpul descarcarii indepartati-va la 10m si urmariti sa nu fie scapari de ciment.

Inainte de pornirea compresorului verificati uleiul, curelele si coloanele de etansare pentru a nu exista pierderi de presiune.

In timpul descarcarii va este interzisa urcarea pe vagon pentru latire capacului sau miscarea furtunului de aer.

Folositi racorduri de pompieri in buna stare.

Dupa finalizarea operatiei de impulsionare opriti compresorul.

Decuplati furtunul de ciment de vagon si asezati-l paralel cu linia de tren.

Efectuati purjarea recipientilor si pregatirea instalatiei in vederea unei noi impulsionari.

In momentul in care constatati spargerea unui furtun, opriti instalatia si inlocuiti furtunul.

Module de instruire pentru descarcarea vagoanelor de agregate

Transportati in zona de rampa sufele, cheile si sculele de mana.

Desfaceti carligele de pe fata vagonului spre rampa unde se executa descarcarea.

Fixati carligele sufelor cat mai bine in locurile speciale ale vagonului.

Ancorati sufele una de alta si departati-va de zona de basculare.

Dupa basculare si luarea masurilor de siguranta treceti la strangere a suruburilor si fixarea carligelor.

Scoateti carligul sufelor si deplasati-va la urmatorul vagon.

Evacuati gabaritul de sub vagon cu ajutorul lopetilor cu cozi lungi.

Capitolul 9

Analiza economica

La proiectarea unei linii tehnologice se urmareste nu numai parametrii tehnologici, ci si indici tehnic-economici, care permit sa se fundamenteze eficienta economica a obiectului adoptat, stabilit de legislatia economica in vigoare.

Capacitatea de productie

Conform temei din proiect, capacitatea de productie C_p'5800t/zi.

Posibilitati financiare de realizare

Finantarea statiei se face 100% cu surse proprii.

Program de vanzari

cu contract cu plata in 30 de zile;

cu plata la vedere.

Estimarea costului de distributie

Tariful de distributie a unei betoniere de 5 m³ care face 40 de curse pe zi este de 22.080.000 lei, iar pentru una de 9 m³ care face 11 curse pe zi, este de 8.404.000 lei.

Costul de distributie pe zi va fi de 30.484.000 lei plus 18% TVA.

9.1 Resurse umane

Organigrama statiei de betoane este:

Prezentarea structurii fortei de munca

Fondul de salarii si salariul mediu sunt prezentate in tabelul 9.1.

Tabel 9.1 Fond de salarii si salariul mediu

Tabel 9.2 Cheltuieli pentru materii prime si materiale

Tabel 9.3 Cheltuieli pe utilitati

Tabel 9.4 Cheltuieli

Tabel 9.4 Indicatori tehno-economici

9.2 Bugetul

Trei elemente ale bugetului sunt mai importante:

1. Cheltuieli in primele 6 luni de functionare

2. Venituri in primele 6 luni:

3. Profitul in primele 6 luni:

Bibliografie

1.    Ion Teoreanu, Ispas - Proprietati si tehnologia betoanelor, Bucuresti, 1994.

2.    Ion Teoreanu, L. Nicolescu - Introducere in stiinta materialelor anorganice, vol. I si II, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1987.

3.    Ion Dragoi - Tehnologia betoanelor si liantilor, Timisoara, 1980.

4.    Ion Grigoriu - Reactoare si utilaje, in industria chimica anorganica, Ed. Iasi, 1977.

5.    Mircea Rujan - Pietre de constructie, lianti minerali si compozitele lor.

6.    Mioarea Surpateanu, Carmen Zaharia - Chimia mediului, Iasi, 1999.

7.    Nicolae Voinea - Materiale de constructie, Ed. Tehnica Bucuresti, 1974.

8.    A.M. Neville - Proprietatile betonului, Ed. Tehnica Bucuresti, 2003

9.    R.Z. Tudose, Ioan Ibanescu - Fenomene de transfer si utilaje in industria chimica, 1990.

10. Viorica Nicu - Elemente de poluare si protectie a atmosferei, Ed. Iasi 2000.

11. XXX Fisa tehnica a instalatiei de betoane TSEKOURAS

12. XXX Module generale de instruire pentru protectia muncii la statia de betoane TSEKOURAS

13. XXX Proceduri de evacuare a deseurilor pentru statia de betoane TSEKOURAS

14.XXX Norma europeana ENV - 206.

15. XXX STAS 1759 - 88 Incercari pe betonul proaspat.

16. XXX STAS 7627 - 82 Transportoare elicoidale.

17. XXXSTAS 2077/1 - 79 Benzi de transport cu insertii textile de uz general.

18. XXX STAS 7539 - 84 Transportoare cu banda de cauciuc.