RO127398A2 - Beton de ultraînaltă performanţă şi procedeu de obţinere - Google Patents

Beton de ultraînaltă performanţă şi procedeu de obţinere Download PDF

Info

Publication number
RO127398A2
RO127398A2 ROA201000985A RO201000985A RO127398A2 RO 127398 A2 RO127398 A2 RO 127398A2 RO A201000985 A ROA201000985 A RO A201000985A RO 201000985 A RO201000985 A RO 201000985A RO 127398 A2 RO127398 A2 RO 127398A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
units
concrete
ultra
water
high performance
Prior art date
Application number
ROA201000985A
Other languages
English (en)
Other versions
RO127398B1 (ro
Inventor
Cornelia Măgureanu
Ofelia Cornelia Corbu
Ioan Sosa
Henriette Szilagyi
Bogdan Heges
Original Assignee
Universitatea Tehnică Din Cluj-Napoca
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitatea Tehnică Din Cluj-Napoca filed Critical Universitatea Tehnică Din Cluj-Napoca
Priority to ROA201000985A priority Critical patent/RO127398B1/ro
Publication of RO127398A2 publication Critical patent/RO127398A2/ro
Publication of RO127398B1 publication Critical patent/RO127398B1/ro

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Prezenta invenţie se referă la o compoziţie de beton şi la un procedeu de obţinere a acesteia. Compoziţia conform invenţiei este constituită din 1 unitate masă ciment CEM I 62,5 R şi următoarele materiale componente, exprimate ca unităţi din cantitatea de ciment: 0,25....0,27 unităţi praf silice ultrafină; 0,44...0,46 unităţi nisip fin cuarţos de granulaţie 0...0,7 mm; 0,15...0,17 unităţi nisip fin cuarţos de granulaţie 0,4...1,4 mm; 0,09...0,095 unităţi fibre metalice scurte, drepte, 0,09...0,095 unităţi fibre metalice cu capete îndoite, 0,065 unităţi aditiv superplastifiant policarboxilic de generaţia a IV-a, 0,15...0,17 unităţi apă. Procedeul conform invenţiei constă din amestecarea materialelor în stare uscată, timp de 2 min, într-un malaxor cu tiraj forţat, după care se adaugă apa, împreună cu plastifiantul şi se amestecă timp de 8 min, la sfârşit se adaugă cu amestecare fibrele metalice, din care rezultă o compoziţie de beton, care se toarnă în tipare, se decofrează şi se supune tratamentului termic.

Description

Invenția se referă la o compoziție de beton de ultra-înaltă performanță având rezistența la compresiune cuprinsă între 150-6-180 N/mm2, destinat construcțiilor civile, industriale, agricole, de poduri, tuneluri, traverse de cale ferată, construcții speciale de tip reactoare nucleare, platforme marine, structuri de protecție contra exploziilor și proiectilelor, seifuri, case de bani. Utilizarea acestui tip de beton permite dezvoltarea unor soluții inovative care oferă realizarea rapidă a structurilor, costuri minime de mentenanță și reducerea impactului acestora asupra mediului înconjurător.
Betoanele folosite frecvent până în prezent la realizarea construcțiilor sunt în general betoane obișnuite cu rezistența la compresiune cuprinsă intre 10-6-60 N/mm2 cu lucrabilitate normală sau autocompactantă și betoane de înaltă rezistență având rezistența la compresiune cuprinsă intre 70-H20 N/mm2. în normele europene privind realizarea betonului și a structurilor de beton (Eurocoduri), norme adoptate și în România, respectiv normativul SR EN 1992-1-1/2004 pentru proiectarea structurilor de beton se face referire la betoane având clasele de rezistență cuprinse intre C8-?C100, semnificând o rezistență caracteristică la compresiune cuprinsă intre 8 și 100 N/mm2.
Primele cercetări și aplicații privind betoanele de ultra-înaltă performanță au început în anul 1985 și au fost denumite pe scurt UHPC. Ele au condus la obținerea unor betoane având rezistența minimă la compresiune de 150 MPa.
Prima apariție comercială a fost în jurul anului 1980 în Danemarca în domeniul industriei securității, de exemplu la seifuri, construcții de apărare și protecție.
Următoarele aplicații ale acestui nou material au constat în plăci de poduri, reabilitarea podurilor, planșee industriale (Buitelaar 2004). în Franța, firma Lafarge împreună cu Bouygues și Rhodia a elaborat și realizat produsul DUCTAL®, care cu sau fără armătură “pasivă”, se folosește la realizarea elementelor prefabricate, precum și la stâlpii structurilor înalte (Schmidt și alții în 2003). Acest produs este utilizat și în America de Nord. în Canada la Sherbrooke, în 1997, s-a realizat primul pod precomprimat din UHPC, soluție întâlnită și la podurile din Seul (Coreea de Sud) și în Japonia, precum și la o serie de viaducte din Franța. Inspirați de aplicațiile UHPC din Canada, Coreea de Sud și Europa și urmare a unor intense cercetări efectuate în diferite universități, în Germania s-a elaborat DAf StB - State of Art Report privind UHPC (DAfSt B UHPC 2003) ca parte a standardului german DIN, prezentând producția și aplicațiile acestui nou tip de beton, inclusiv reguli de proiectare a structurilor.
Franța prezintă de asemenea recomandări de proiectare privind UHPC.
In România au fost experimentate în laborator câteva compoziții de betoane ultraperformante cu rezistențe la compresiune la 28 de zile de 140-213N/mm2 . Aceste compoziții utilizează agregate de râu obișnuite, utilizate în general la betoanele de rezistență normală. Un dezavantaj al compozițiilor realizate, îl reprezintă vârsta la care se obțin rezistențele maxime 28 de zile. Un alt dezavantaj al compozițiilor realizate îl reprezintă timpul mare de vibrare necesar pentru punerea în opera a betonului de cca. 5 minute.
Spre deosebire de acestea compoziția propusă pentru brevetare utilizează agregate cuarțoase ultrafine clasificate ca și deșeuri.
Brevetul CA2708085 prezintă un beton de ultra-înaltă performanță, compus, în părți relative de greutate, din: 100 părți de ciment Portland, 50-200 părți de nisip cu granulația cuprinsă între 0.063 și 5 mm, sau un amestec de nisip fin cu granulația între 0.063 și 1 mm și un nisip cu granulația grosolană cuprinsă între 1 și 5 mm; 10-40 părți de material puzzolanic sau non-puzzolanic sau amestec al acestora având o dimensiune medie a particulei mai mică de 15 micrometri, 0.1-10 părți de superplastifiant lichid; 10-30 părți de apă și, fibre de sticlă \><^2010-00985--
8 -10- 2010 în procent de 0,5 până la 5% din volumul compoziției întărite, fibrele fiind mono sau multifilament.
EP 1958926 prezintă un beton de ultra-înaltă performanță, compus, în părți relative de greutate din: 100 părți de ciment Portland, 50-200 părți de nisip cu granulația cuprinsă între 0.063 și 5 mm, sau un amestec de nisip fin cu granulația între 0.063 și 1 mm și un nisip cu granulația grosolană cuprinsă între 1 și 5 mm; 10-40 părți de material puzzolanic sau nonpuzzolanic sau amestec al acestora având o dimensiune medie a particulei mai mică de 15 micrometri, 0.1-10 părți de superplastifiant lichid; 10-30 părți de apă și care are rezistența minimă la compresiune, după 28 de zile, mai mare de 100 Mpa.
Dezavantajul acestor compoziții rezidă în ductilitatea relativ scăzută, în rezistență minimă la compresiune de cca. 150 Mpa și în incompatibilitatea corespunzătoare cu materialele locale.
Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție constă în obținerea rezistențelor maxime la vârsta de 6 zile, reducându-se substanțial perioada de dare în folosință a structurilor realizate cu astfel de betoane.
Betonul de ultra-înaltă performanță BUIP are compoziția conform tabelului 1, unde materialele componente sunt redate ca și părți din cantitatea de ciment (considerată întreg).
Tabelul 1
Material Unități de masa
Ciment CEM152.5 R 1
Praf silice 0.254-0.27
Nisip ultra fin cuarțos 04-0.7mm 0.444-0.46
Nisip cuarțos fin 0.44-1.4 mm 0.15-F0.17
Fibre metalice scurte drepte lungime 6mm, diametru 0.175mm 0.0940.095
Fibre metalice lungi cu capete îndoite lungime 25mm, diametru 0.4mm 0.09-0.095
Aditiv superplastifiant 77065
Apă 0.1540.17
Densitate beton proaspăt proiectat 2410
Malaxorul folosit trebuie sa fie cu amestec forțat și sa aibă o viteza de 1-2 m/s.
Procedeul de realizare a amestecului și obținerea caracteristicilor fizico-mecanice a betonului conform invenției, necesită urmarea pașilor descriși în continuare (1 4-8):
1. Se omogenizează tot materialul uscat (excluzând fibrele de oțel) timp de circa 2 minute;
2. Se adaugă apa amestecată în prealabil cu un superplastifiant și se amesteca încă 9 minute;
3. Se adaugă fibrele de oțel prin cernere, amestecându-se încă 2 minute ;
4. în final, se evacuează betonul. Temperatura betonului proaspăt este în jur de 28-30°C.
5. Se toarnă betonul în tipare în maxim de 20 minute de la prepararea lui;
6. Se lasă 24 h în tipare. Partea betonului în contact cu atmosfera se acoperă cu o substanță izolatoare tip Baumit BA2 sau cu o folie de polietilena.
7. După 24 h se decofrează și se introduce timp de 5 zile la tratament termic la temperatura de 90°C și umiditatea relativa = 80-90%;
8. După 5 zile se decuplează instalația de tratare termică, iar elementele sunt lăsate să se răcească treptat până la o temperatură egală cu cea a mediului ambiant (~ 20°C).
Compoziția de beton cu ultra-înaltă performanță conform invenției necesită un timp de vibrare de maxim 2 minute, fiind un beton fluid cu o răspândire de cca. 450 - 500 mm, rezultând astfel un consum redus de energie pentru punerea în operă.
c\- 2 Ο 1 ο - Ο Ο 9 8 5 - -
8 -10- 2010
Avantajele rezultate din aplicarea invenției sunt:
- Reducerea armăturii convenționale;
- Compactare fără segregare;
- Secțiuni transversale mult mai zvelte și cu deschideri mari;
- Rezistențe inițiale mari;
- Mărirea rigidității structurilor;
- Costuri reduse de mentenanță;
- Poate elimina armătura transversală de preluare a forței tăietoare ale secțiunilor de beton armat.
- Betoanele de ultra-înaltă performanță constituie o soluție tehnică de realizare a unor structuri de beton armat de ultra-înaltă rezistență, durabilitate și ductilitate, cu minimizarea secțiunilor transversale de beton, mărirea deschiderilor structurilor și obținerea unor costuri globale de realizare și mentenanță reduse.
- Prin realizarea invenției se generează noi dimensiuni privind proiectarea și realizarea structurilor de construcții.
- Un consum scăzut de beton și durabilitatea ridicată conduc la economisiri importante de resurse materiale și energetice.
O calitate mult superioară a structurilor de beton poate fi realizată prin prefabricare.
Datorită avantajelor rezultate privind relația intre rezistența înaltă și greutatea proprie redusa, se generează concepte noi privind proiectarea și realizarea structurilor prefabricate dar și monolite, precum și metode noi de construcție, în special în cazul structurilor zvelte, structurilor compozite, prefabricate, aplicate la realizarea construcțiilor înalte și foarte înalte precum și la structurilor și elementelor cu deschiderilor mari. Avantajele pe care le prezintă aplicarea betonului de untra înaltă performanță în construcții sunt descrise în continuare:
In cazul podurilor
Datorită rezistatelor mari la compresiune și greutății proprii reduse a elementelor realizate cu betonul conform invenției (comparativ cu structurile realizate din beton de înalta rezistenta sau din otel) se realizează structuri ușoare, zvelte și cu decideri mari. Avantajele folosirii betonului de ultra înalta rezistenta la poduri hobanante (pe cabluri) comparativ cu folosirea unui betonului de înalta rezistent sau a oțelului se prezintă în tabelul 2 (Tang M.C2002, Kassel University Press GmbH).
Tabelul 2
Material fcd Sail fyd (N/mm2! Greutatea specifica [kN/m3] Deschiderea maxima [m]
Beton C50 28.3 25.0 1370
Otel S355 327 78.5 5030
Beton cu rezistenta la compresiune de 210 N/mm2 119 27.0 5320
In care fcd și fyd sunt rezistențele de calcul ale betonului, respective oțelului
Construcții inalte
Odată cu creșterea înălțimii structurilor (clădirilor), respectiv în cazul structurilor inalte, încărcările din greutatea proprie (permanenta) este dominantă comparativ cu incarcarea utilă (adică încărcările variabile), pe măsură ce creste înălțimea acestora. Pe de altă parte, având în vedere faptul că în economia unei structuri (clădiri), 30% din costul total a structurii o reprezintă infrastructura (respective fundațiile), prin folosirea betonului de ultra înalta rezistență se va reduce substanțial și cantitatea de beton inclusă în infrastructura.
o 1 O - O O 9 8 5 - 1 8 -10- 2010 θ'
In Figura 1 se prezintă înălțimile maxime (în m) ce pot fi atinse de clădirile înalte în funcție de materialul folosit la realizarea acestora (Ekkehard Fehling, Torsten Lentbecher, Univesity of Kassel, Germany).
V=78.5kN/mc
Y=27kN/mc
V=25kN/mc
Y=25kN/mc
Figura 1.
Pe de altă parte prezența fibrelor în masa betonului îi conferă o creștere substanțială a rezistenței la întindere, dar și o comportare pronunțat ductilă, asigurând astfel o rupere avertizată și deformații mari după atingerea forței maxime de rupere. în consecință elementele și structurile realizate cu astfel de betoane de ultra-înaltă rezistență sunt recomandate în zone seismice. Datorită structurii lor foarte dense betonul de ultra-înaltă rezistență prezintă o permeabiliate extrem de redusă la fluide și gaze precum și la atacurile fizico-chimice. Betonul de ultra-înaltă rezistență propus ca invenție prezintă de asemenea o lucrabilitate mare fiind ușor de pus în operă, realizând suprafețe lise ce nu necesită prelucrări și protecții ulterioare.
în tabelul 3 se prezintă o comparație între caracteristicile betonului de ultra-înaltă rezistență (BUIP) în comparație cu betonul de înaltă rezistență (BIR).
în tabelul 4 se prezintă caracteristicile experimentale obținute cu compoziția prezentată în tabelul 1.
Tabelul 3
Caracteristica betonului BUIP comparativ cu BIR
Rezistența la compresiune De 1.5...2.0 ori mai mare
Rezistența la întindere prin încovoiere De 3...4 ori mai mare
Modul de elasticitate De 1.2...1.5 ori mai mare
Permeabilitatea De 10... 15 ori mai mica
Contracția la uscare De 2...3 ori mai mica
Curgerea lenta De 2...3 ori mai mica
Tabelul 4.
Caracteristica mecanica Valoarea experimentală obținută pentru BUIP [N/mm2]
Rezistența la compresiune fcm 170-180
Rezistența la întindere prin încovoiere fct.fl 25-30
Modul de elasticitate E 42 000 - 43 000
61*2 0 1 0 - 0 0 9 8 5 -1 8 -10- 2010

Claims (2)

1. Beton de ultra-înalta performanță, caracterizată prin aceea că, se realizează dintr-o compoziție constituită din 1 unitate de masa ciment de clasă CEM I 52.5R și următoarele materiale componente exprimate ca unități din cantitatea de ciment; 0.254-0.27 unități praf silice ultrafină; 0.444-0.46 unități nisip fin cuarțos de granulație 0-r0.7mm; 0.154-0.17 unități nisip fin cuarțos de granulație 0.44-1.4mm; 0.094-0.095 unități fibre metalice scurte drepte lungime 6mm, diametru 0.175mm, cu rezistența la rupere de 1450 N/mm2; 0.0940.095 unități fibre metalice lungi cu capete îndoite lungime 25mm, diametru 0.4mm, cu rezistența la rupere de 2200 N/mm2; 0.065 unități aditiv superplastifiant policarboxilic de generația a IV-a; 0.154-0.17 unități apă.
2. Procedeul de realizare a betonului de ultra-înalta performanță, având compoziția de la revendicarea 1, caracterizată prin aceea că, materialele în stare uscată (excluzând fibrele de oțel) se amestecă într-un malaxor cu tiraj forțat (2 minute), apoi se adaugă apa împreună cu superplastifiantul și se amestecă 8 minute, se adaugă fibrele de oțel prin cernere, amestecându-se încă 2 minute apoi betonul se toarnă în cofraje unde se lasă 24 h acoperind partea betonului în contact cu atmosfera cu o substanță izolatoare sau cu o folie de polietilenă pentru prevenirea evaporării apei, iar după 24 h se decofrează și se introduce timp de 5 zile la tratament termic cu temperatura de 90°C și umiditatea relativa ER = 80-90%.
ROA201000985A 2010-10-18 2010-10-18 Procedeu de obţinere a betoanelor de ultra-înaltă performanţă RO127398B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201000985A RO127398B1 (ro) 2010-10-18 2010-10-18 Procedeu de obţinere a betoanelor de ultra-înaltă performanţă

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201000985A RO127398B1 (ro) 2010-10-18 2010-10-18 Procedeu de obţinere a betoanelor de ultra-înaltă performanţă

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO127398A2 true RO127398A2 (ro) 2012-05-30
RO127398B1 RO127398B1 (ro) 2014-04-30

Family

ID=46160455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201000985A RO127398B1 (ro) 2010-10-18 2010-10-18 Procedeu de obţinere a betoanelor de ultra-înaltă performanţă

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO127398B1 (ro)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109553349A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 深圳供电局有限公司 自密实活性粉末混凝土及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
RO127398B1 (ro) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hao et al. Development of fly ash and slag based high-strength alkali-activated foam concrete
Wu et al. Effects of steel fiber content and shape on mechanical properties of ultra high performance concrete
Gao et al. Splitting strength of GGBFS concrete incorporating with steel fiber and polypropylene fiber after exposure to elevated temperatures
Badanoiu et al. Cementitious composites reinforced with continuous carbon fibres for strengthening of concrete structures
Gulzar et al. Influence of jute fiber on tensile, electrical, and permeability characteristics of slag concrete: a better, cheaper, and eco-friendly substitute for conventional concrete
Kou et al. The Effect of Recycled Glass Powder and Reject Fly Ash on the Mechanical Properties of Fibre‐Reinforced Ultrahigh Performance Concrete
CN105801017B (zh) 常温养护型活性粉末混凝土及其制备方法
Loh et al. Mechanical characteristics and flexural behaviour of fibre-reinforced cementitious composite containing PVA and basalt fibres
Nasir et al. Enhanced mechanical and axial resilience of recycled plastic aggregate concrete reinforced with silica fume and fibers
CN101172821A (zh) 高强高韧性轻集料混凝土的制备方法
CN107827418A (zh) 一种超高韧性混凝土及其制备方法
CN115893959B (zh) 一种3d打印沙漠砂超高延性混凝土及其制备方法
CN103964795A (zh) 一种纤维编织网增强水泥基复合材料及其制备方法
Chadli et al. Impact of elevated temperatures on the behavior and microstructure of reactive powder concrete
CN105888132A (zh) 一种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁
CN101113586A (zh) 一种混凝土密度梯度变化的连续刚构桥结构
CN103073244A (zh) 竹纤维混凝土及其制备方法
CN106242442A (zh) 一种纤维增强高阻尼聚合物混凝土的制备方法
CN111056793B (zh) 钢纤维自密实预拌混凝土的制备方法
CN107311571A (zh) 纳米增强trc复合材料的制备方法
Chen Review of heat resistant concrete
Kant et al. Enhancement of mechanical strength in lightweight EPS geopolymer composites using coconut fiber
Alkadhim et al. An overview of progressive advancement in ultra-high performance concrete with steel fibers
Gupta et al. Effect of fiber synergy on strength & durability of high-performance concrete
RO127398A2 (ro) Beton de ultraînaltă performanţă şi procedeu de obţinere