TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE CONSTRUCŢII ŞI MAŞINI DE CONSTRUCŢII MAI 2010

TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE CONSTRUCŢII ŞI MAŞINI DE CONSTRUCŢII

CAPITOLUL I MECANIZAREA ŞI INDUSTRIALIZAREA CONSTRUCŢIILOR

Industrializarea construcţiilor înseamnă introducerea unor metode asemănătoare cu cele din producţia industrială în ce priveşte execuţia şi organizarea. Industrializarea implică realizarea unor fluxuri tehnologice eficiente, mecanizarea, automatizarea, cibernetizarea, utilizarea unor elemente prefabricate, tipizarea, etc. Producţia de construcţii montaj se apropie de producţia industrială iar şantierele de construcţii sunt ocupate, în majoritate, de pregătirea, prelucrarea şi punerea în operă a unor componente semifabricate şi prefabricate şi chiar a unor întregi subansambluri. Industrializarea înseamnă o viteză mai mare de execuţie cu un consum mai mic de manoperă. Pentru mărirea gradului de industrializare se acţionează pe direcţii ca: 1. Tipizarea şi modernizarea, 2. Prefabricarea, 3. Mecanizarea şi automatizarea, 4. Introducerea unor tehnologii noi, mai performante, 5. Organizarea superioară a lucrărilor,

1

6. Realizarea unei eficienţe şi calităţi superioare a execuţiei. Tipizarea este acţiunea de a realiza elemente, subansambluri sau ansambluri de componente ale construcţiilor care să poată fi produse la scară industrială şi să fie utilizabile în cât mai multe construcţii (va trebui să fie avută în vedere utilizarea acestor elemente tipizate încă din faza de proiectare; exemple: stâlpi, fundaţii, piloţi, panouri mari pentru locuinţe, etc.). Tipizarea deschide, prin optimizarea lucrărilor, calea spre utilizarea largă a elementelor prefabricate şi poate duce la reduceri însemnate ale consumurilor de materiale. Modularea este acţiunea de proiectare şi executare a construcţiilor care au în alcătuire porţiuni care se repetă în lungime, în lăţime sau pe verticala construcţiei. Se exemplifică cu o construcţie civilă în cadre din beton armat, ca în figura 1.

Fig. 1 Modularea se poate aplica şi la realizarea, de exemplu, a cofrajelor metalice sau din panouri din placaj special (tegofil). Prefabricarea

înseamnă

executarea

prefabricate realizate în următoarele condiţii: - în unităţi de tip industrial,

2

construcţiilor

din

elemente

- în baze proprii de prefabricate ale firmelor de construcţii, - în şantier. Prefabricarea se poate referi la elemente din beton, din metal, componente de izolaţii, la porţiuni din instalaţii, etc. Se poate aprecia gradul de prefabricare (G p)în funcţie de greutatea (G), volumul (V) sau costul elementelor prefabricate utilizate (C): Gp=

Ep Et

⋅ 100

[%]

(1)

Unde: - Ep elemente prefabricate utilizate (G, V sau C), - Et elemente totale de construcţie de acelaş tip puse în operă. Mecanizarea lucrărilor de construcţii se realizează cu scopul de a uşura sau de a înlocui munca manuală şi a mări ritmul de execuţie. Ea se realizează prin utilizarea de unelte, aparate, scule, dispozitive şi maşini de construcţii. În funcţie de caracteristicile tehnice şi economice ale utilajelor folosite se pot evidenţia: - mica mecanizare (la lucrări uşoare : finisaje, izolaţii, instalaţii, etc. unelte, scule, dispozitive), - marea mecanizare (la lucrări grele şi de mare volum : săpături, betonare, montaje la structuri de rezistenţă, etc. - excavatoare, screpere, buldozere, macarale, etc.). Ţinând seama de gradul de mecanizare se poate vorbi de : - mecanizare parţială (simplă), - mecanizare complexă (se realizează fluxuri tehnologice în care toate fazele de lucru sunt mecanizate ; de exemplu : săparea, transportul, împrăşierea şi compactarea pământului). Se poate discuta şi despre gradul de mecamizare (Gm): 3

Q

s m G m = Q ⋅ 100 t

[%]

Qmmin ⋅ 100 G = Qt c m

(2)

[%]

(3)

În care : G ms - gradul de mecanizare simplă; G cm - gradul de mecanizare complexă; Qm - cantitatea de lucrări executată mecanizat din cantitatea totală de lucrări Qt; Q min - cantitatea de lucrări cu cel mai mic grad de mecanizare m din şirul de operaţii al unui proces de mecanizare complexă. Pentru ca industrializarea construcţiilor să progreseze se vor avea în vedere: - creşterea gradului de mecanizare, - mecanizarea cât mai ridicată (sau chiar integrală) a principalelor lucrări grele (terasamente, prelucrare şi transport agregate, încărcări-descărcări, betonare, montaj). - folosirea largă de mijloace moderne de mică mecanizare, - reducerea volumului mărfurilor transportate (economie de energie, poluare redusă). - automatizarea unora dintre procesele de lucru din construcţii (de exemplu: prepararea betonului, realizarea unor prefabricate etc.), poate asigura creşterea eficienţei economice şi a calităţii execuţiei. - introducerea tehnologiilor noi se poate face în toate fazele de execuţie dar trebuie avută în vedere începând cu faza de proiectare a construcţiei. Se pot avea în vedere soluţii constructive noi, materiale noi, tehnologii de execuţie şi montaj noi, utilaje modernizate şi mecanizarea complexă. 4

Organizarea superioară a lucrărilor de construcţii se referă la: - organizarea producţiei (documentaţii, planuri tehnologice, studii de fezabilitate, organizare de şantier, baze de producţie, transport, aprovizionare, metode moderne de programare şi informatizare a producţiei, întreţinerea şi reparaţia utilajelor), - organizarea muncii (condiţii de muncă, asigurarea calificării personalului, formaţii de lucru, salarizare stimulativă, utilizarea integrală a timpului de lucru, ordinea şi disciplina în muncă), - specializarea muncitorilor, a echipelor sau chiar a şantierelor de construcţii pe anumite lucrări, - coordonarea lucrărilor în şantier de către un personal calificat şi autorizat (constructor, beneficiar, proiectant, inspectori pentru calitatea în construcţii). Eficienţa şi calitatea lucrărilor de construcţii se realizeză prin toate metodele comentate anterior. Se vor avea în vedere criterii tehnico-economice cum ar fi: - scăderea manoperei specifice (pe unitatea de produs), - reducerea consumurilor specifice de materiale (inclusiv carburanţi, materiale refolosibile sau locale, etc.), - reducerea cheltuielilor de regie (pesonalul ajutător şi administrativ, penalizări, locaţii, telefoane, etc.), - reducerea duratei de execuţie a lucrărilor, - reducerea importurilor, - combaterea poluării mediului, - asigurarea măsurilor de tehnică a securităţii muncii şi de prevenire şi stingere a incendiilor, 5

- evitarea ocupării inutile a unor terenuri ce pot avea alte utilizări productive.

6

CAPITOLUL II PRODUCTIVITATEA MAŞINILOR DE CONSTRUCŢII

Productivitatea unui utilaj este egală cu cantitatea de lucrări (Q) pe care o poate executa în unitatea de timp. Cantitatea de lucrări se poate exprima în funcţie de operaţia executată, în bucăţi, m, m2, m3, t, etc. Unitatea de timp poate fi ora, schimbul de lucru, ziua, luna sau anul. În general productivitatea orară va fi mai mare decât cea pe intervale de timp mai mari deoarece pot interveni diferite întreruperi în lucru. Productivitatea maşinilor folosite în construcţii trebuie cunoscută pentru a putea calcula numărul de utilaje (necesarul) pentru o anumită lucrare şi costul legat de folosirea acestora.

2.1 PRODUCTIVITATEA TEORETICĂ

Se consideră drept productivitate teoretică a unei maşini producţia realizată intr-o oră de lucru neântrerupt, calculată în condiţiile de mai jos: - lucrul cu materiale convenţionale, care asigură umplerea la capacitatea maximă (geometrică) a organului de lucru (de exemplu cupa unui excavator), - lucru continuu, fără întreruperi tehnologice, - utilaj cu parametrii de lucru teoretici (maşină în perfectă stare de funcţionare), - mecanicul manipulant al utilajului să aibă o înaltă calificare,

7

- lucrul să fie organizat perfect Valoarea productivităţii teoretice (Pt) se determină în funcţie de principiul de funcţionare al fiecărei maşini şi reflectă calităţile sale constructive. În funcţie de modul de lucru, maşinile de construcţii se împart în: - maşini cu funcţionare ciclică (unele excavatoare, buldozer, macara, autobasculantă, etc.), - maşini cu funcţionare continuă (transportoare cu bandă sau cu şnec, unele fabrici de betoane, instalaţii pentru prelucrarea agregatelor, etc.), Productivitatea teoretică a maşinilor cu funcţionare ciclică se determină ţinând seama de faptul că funcţionarea lor reprezintă repetarea unui ciclu de lucru compus din operaţii care se succed într-o ordine bine definită, (de exemplu la excavator:încărcarea cupei, rotire, descărcarea în autobasculantă, rotire). Productivitatea se va exprima în funcţie de durata ciclului (t c) sau de numărul de cicluri pe unitatea de timp: Pt =

60 ⋅ q tc

Pt = n ⋅ q

[

UM h

]

(4)

UM h

]

(5)

[

unde : q-cantitatea de lucru realizată la un ciclu, în UM (unităţi de măsură specifice), tc-durata ciclului (minute), n=

60 tc

-număr de cicluri pe oră

Productivitatea teoretică a maşinilor cu funcţionare continuă se poate determina cu referire la volumul sau la masa materialului prelucrat. Materialul 8

se poate deplasa continuu (ca la benzile transportoare fig.2) sau în cantităţi bine determinate (ca în cupele unei drăgi pentru săpături subacvatice; fig.3)

Fig. 2

Fig. 3

Pentru deplasarea continuă a materialului productivitatea teoretică se exprimă cu relaţiile: - referitor la volumul de material Pt=3600 ⋅ A ⋅ v

[m3/h]

(6)

- referitor la masa materialului Pt=3600 ⋅ A ⋅ v ⋅ ρ

[kg/h]

(7)

unde : A-secţiunea materialului pe bandă (m2),

9

v-viteza de deplasare a benzii (m/s), ρ -densitatea materialului în grămadă (stare afânată)-(kg/m3).

Pentru situaţia din figura 3 productivitatea teoretică se exprimă cu relaţiile : - referitor la volumul de material q

Pt=3600 ⋅ a ⋅ v

[m3/h]

(8)

- referitor la masa materialului q

Pt=3600 ⋅ a ⋅ v

[kg/h]

(9)

unde: q-volumul unei cupe (m3) v-viteza de deplasare a materialului (cupelor)-(m/s) a-distanţa între cupe în lungul lanţului (m).

2.2 PRODUCTIVITATEA TEHNICĂ DE EXPLOATARE

Productivitatea de exploatare (Pe) numită uneori şi productivitate practică sau normă de producţie orară, ţine seama de interacţiunea maşină-material-omorganizarea lucrului. Ea se poate determina cu o relaţie de tipul: Pe=Pt·C [m3/h]

(10)

Unde: C-coeficient general care ţine seama de: gradul de umplere al cupei (Kn , dacă utilajul are cupă), afânarea materialului (Ka), pierderea de material din cupă (Kp), variaţia ciclului (Kc), starea tehnică a maşinii (Kst), calificarea mecanicului (Km), organizarea fluxului tehnologic (Kf)şi de unitatea timpului de lucru (Kt). C= Kn·Ka Kp Kc Kst KmKf Kt

(11) 10

C1), etc.. S-ar putea discuta atunci de durata reală a unui ciclu de lucru (Tc): Tc= tc·Kc şi Kc>1

(13)

Unde: tc-durata teoretică (ideală) a ciclului În cazul unor valori supraunitare ale unor coeficienţi componenţi ai lui C expresia acestuia ar putea fi scrisă cu valorile supraunitare la numitor. C=

K n ⋅ K st ⋅ K f ⋅ K t

(14)

Ka ⋅ Kc

2.3 NORMA DE TIMP A UTILAJULUI

Norma de timp a utilajului este durata de utilizare a utilajului (consumul specific de utilaj) pentru a realiza o cantitate unitară de lucrare (conform unităţilor de măsură din Indicatoarele de norme de deviz, de exemplu 100m 3 de săpătură). Norma de timp este înscrisă în indicatorul de norme de dezvoltare pentru categoria de lucrare avută în vedere (de exemplu, pentru lucrări de terasamente, indicatorul de norme de deviz Ts) Norma de timp a utilajelor este folosită pentru decontarea lucrărilor, existând preţuri corespunzătoare pentru o oră de folosire a fiecărui tip de utilaj (în anumite situaţii aceste preţuri se şi pot negocia cu proprietarii utilajelor). Norma de timp pentru utilaje se referă la ora de lucru, incluzândşi anumite pauze tehnologice. Salarizarea mecanicilor se va face însă doar la ore efectiv lucrate.

11

Relaţia între productivitatea de exploatere (Pe)şi norma de timp a utilajului (Ntu) este de forma: P e=

UM N tu

[UM/h]

(15)

unde: Ntu-ore (h) UM-unitatea de măsură pentru categoria de lucrare efectuată (m,m2,m3,t,etc.)

12

CAPITOLUL III LUCRĂRI DE TERASAMENTE

3.1 PROPRIETĂŢILE FIZICO - MECANICE ŞI CARACTERISTICILE TEHNOLOGICE ALE PĂMÂNTURILOR

3.1.1

PROPRIETĂŢI

FIZICE

ŞI

INFLUENŢA

LOR

ASUPRA

REZISTENŢEI LA SĂPARE

Terenurile întâlnite în timpul execuţiei unor construcţii pot fi roci compactate (semistâncoase sau stâncoase) şi roci dezagregate, numite şi pământuri. Acestea sunt amestecuri de particule solide de forme şi mărimi diferite între care se află spaţii libere umplute cu apă, aer sau alte gaze. Din acest motiv se poate spune că pământurile sunt complexe solid-lichid-gaz. Pământurile absolut uscate pot avea doar fazele solid şi gaz iar cele saturate cu apă, doar solid şi lichid. În funcţie de mărimea granulelor fazei solide se poate vorbi de bolovăniş, balast, pietriş, nisip, praf şi argilă. După aranjarea în structură a particulelor fazei solide se poate discuta de o structură: - granulară (Ф=0,05-200 mm), - celulară (Ф=0,005-0,05 mm), - floculară (Ф1

(29)

s

În lucrările de terasamente se folosesc utilaje care se deplasează în timpul lucrului (scepere, gredere, buldozere, excavatoare cu mai multe cupe, ...) şi utilaje care staţionează pe poziţie (excavatoare cu o singură cupă, foreze, …). Definirea frontului de lucru depinde de tipul de utilaj: - pentru utilaje care se deplasează frontul de lucru este spaţiul plan în care se deplasează utilajul în timpul lucrului, - pentru utilaje care staţionează pe poziţie frontul de lucru se referă la spaţiul necesar lucrului la nivelul de „staţionare” a utilajului. Dimensiunile frontului de lucru sunt: lungimea (L), lăţimea (l), înălţimea (H), sau adâncimea (U). În funcţie de dimensiuni, fronturile de lucru se pot clasifica în: - Spaţii largi: L şi l >Lu (Lu-lungimea utilajului sau grupului de utilaje legate), - spaţii restrânse: L şi l între 2,5 m ÷ 10Lu şi adâcimea U=2 ÷ 30 m - spaţii înguste: l = 1÷2,5 m; L este mare şi U ≤ 6 m (>6 m în condiţii speciale)

23

- spaţii foarte înguste: l=0.2÷1m, L este foarte mare şi U ≤ 3.5 m (>3,5 m în cazuri speciale). În fronturile de lucru în spaţii largi utilajul intră şi se retrage prin mijloace proprii în timp ce în situaţia spaţiilor restrânse utilajul poate fi introdus sau scos cu macaraua. Tehnologiile de lucru şi utilajele se aleg în funcţie de dimensiunile frontului de lucru. Exemple de fronturi de lucru: - în spaţii largi: relizarea de platforme, săparea unor canale de navigaţie, etc., - în spaţii restrânse: lucrări de excavaţii pentru realizarea fundaţiilor directe, - în spaţii înguste: şanţuri pentru conducte de diametre mari, - în spaţii foarte înguste: şanţuri pentru cabluri electrice, conducte de diametre reduse, etc.

3.2 CALCULUL VOLUMELOR DE TERASAMENTE

Principalele lucrări de terasamente (ca volume de material prelucrat) sunt săpăturile şi umpluturile. Alte lucrări de terasamente sunt nivelările şi compactările. Volumele acestor lucrări de pământ se măsoară după cum urmează: - săpăturile: pământul în stare naturală (înainte de săpare, neafânat), - umpluturile: pământul pus în lucrare şi compactat conform proiectului.

24

Dimensiunile săpăturilor (umpluturilor) sunt: lungimea (L), lăţimea (l), adâncimea (U) faţă de cota de lucru sau înălţimea (H) faţă de această cotă. Într-o lucrare se pot avea în vedere nivele diferite caracterizate prin: - cote absolute, în raport cu cota zero a mării (Z), - cote ale terenului natural din zona lucrării (CTN), - cota zero convenţională a construcţiei (de exemplu: la o construcţie civilă cota pardoselii de la parter, la un drum - cota îmbrăcăminţii în axul drumului,etc.), - cota de lucru (cota terenului după înlăturarea stratului vegetal sau de teren degradat), - cota de proiect (cota de fund a săpăturii sau cota superioară a umpluturii - CP). Panta terenului sau a unei lucrări de terasament se defineşte ca în figura 5. i=tg α =

H L

[%; 1: m; grade]

(30)

Fig. 5

În notaţia 1:m valoarea lui m se numeşte şi coeficientul taluzului (este cotangenta unghiului α ). Curbele de nivel după un plan de situaţie reprezintă intersacţia reliefului natural cu planuri de nivel (orizontale). Pe un plan de situaţie o orizontală este

25

paralelă la curbele de nivel iar linia de pantă maximă a terenului este perpendiculară pe aceasta. Săpătura se poate realiza în anumite condiţii vertical (pământuri coezive, pe anumită adâncime, la o anumită umiditate; a se vadea cunoştinţele de la geotehnică ). În mod obişnuit, săpăturile şi umpluturile se realizează în taluz (cu părţile laterale înclinate). Săpăturile verticale, peste limitele în care se pot menţine natural, vor trebui asigurate cu sprijiniri, pentru a preveni accidentele de muncă. Săpăturile în taluz, pentru a se evita alunecările, se vor executa cu următoarele pante maxime de taluz (valori orientative): - argilele: 1:0,5 (sau 2:1) - 1:0,67 (sau3:2), - nisipurile: 1:1,25 - 1:1,5. Săpăturile (a) şi umpluturile (b) se reprezintă convenţional ca în figura 6.

Fig. 6 Realizarea pe un teren cu pantă trnsversală a unei terase, prin compensarea volumelor de umplutură cu cele de săpătură se reprezintă ca în figura 7.

26

Fig. 7 Lucrările de terasamente sunt reprezentate în proiect printr-un plan de sitaţie pe care sunt trasate lucrările de executat, cu detaliile necesare şi numit plan de săpături (sau de umplutură, eventual plan de poziţionare). Calculul volumelor lucrărilor de pământ se poate face : - în cazul lucrărilor de lungime mare în raport cu celelalte dimensiuni: canale, diguri, şanţuri, etc. - în cazul lucrărilor cu suprafaţă mare în raport cu adâncimea săpăturii (înălţimea umpulturii): platforme şi sistematizări de terenuri, terenuri de sport, etc. În primul caz se poate aplica metoda bazată pe profile iar în cazul doi metoda împărţirii suprafeţei în careuri sau triunghiuri (metoda cartogramei).

Metoda profilelor are la bază determinarea din planul de situaţie, pe traseul lucrării proiectate, a profilului longitudinal prin lucrare, pe care se evidenţiază: - linia terenului natural (CTN), - linia cotelor de proiect (CP)- fundul săpăturii sau coronametul umpluturii. La distanţe de până la 100 m între ele, în puncte caracteristice ale terenului sau lucrării (schimbări de pantă, schimbări de secţiune ale lucrării….), 27

se realizează profile transversale prin teren şi lucrare, pe care se evidenţiază secţiunile de săpătură (debleu) şi/sau de umplutură (rambleu). Scările pentru deplasarea profilelor se aleg convenabil pentru lucru. Pentru profilul longitudinal se pot folosi scări diferite pe orizontală (de exemplu, scara planului de situaţie) şi pe verticală (o scară mai mare, 1:10÷ 1:100). Profilele ar putea avea aspectul din fig. 8. Pe porţiunea de profil longitudinal între 2 profile (secţiuni) transversale (situate la distanţa d ) volumul se calculează în felul următor: - se determină secţiunea de săpătură (s) şi de umplutură (u) în fiecare capăt al traseului, - se determină secţiunile medii de săpătură şi umplutură între capetele tronsonului, - se calculează volumul de săpătură şi de umplutură înmulţind secţiunile de la punctul anterior cu distanţa „d”. Calculul volumelor totale de săpătură se face prin însumarea volumelor calculate între secţiunile caracteristice din profilul longitudinal. Pot apărea trei situaţii: - volumele de săpătură şi umplutură sunt egale (se compensează), -

volumul de săpătură este mai mare (rămâne material săpat care va

trebui depus într-un depozit), - volumul de umplutură este mai mare (va trebui adus material suplimentar; se va realiza o groapă de împrumut).

28

Fig. 8 Metoda profilelor. S-săpătură; U-umplutură; A-B-traseu canal

Metoda cartogramei constă în împărţirea suprafeţei terenului pe care se amenajază, de exemplu, o platformă industrială, în carouri (mai rar în triughi). Pentru ficare carou se stabileşte cota fiecărui colţ şi confruntând-o cu cota

29

terenului natural (CTN) vedem dacă va fi vorba despre săpătură sau umplutură. Procedeul este prezentatîn figura 9.

Fig. 9 Dacă toate colţurile caroului studiat arată săpătură (A,B,C,D) atunci se face media cotelor şi din ea se scade cota de proiect. Rezultatul se înmulţeşte cu suprafaţa caroului (carourile pot fi pătrate cu latura de 10, 20, .., 50 m sau dreptunghiuri, în funcţie de gradul de frămâtare al reliefului terenului natural). Dacă toate colţurile caroului sunt în umplutură se procedează identic doar că volumul calculat va fi de umputură în cazul în care cota terenului natural împarte caroul în zone de săpătură şi de umplutură (caroul EFGH din fig. 9)

30

atunci se subîmparte în două patrulatere: EXYH şi XFGY (fig.10.) şi pentru fiecare se procedează ca mai sus.

Fig. 10

În final se însumează toate volumele de săpătură şi toate volumele de umplutură pentru a constata dacă ele se compensează sau este nevoie de un depozit pentru săpăturile excedentare sau de o groapă de împrumut pentru umpluturile neacoperite cu volumele rezultate din săpături. Metoda poate fi aplicată şi în două etape: - în prima fază se face calculul volumului de pământ vegetal(sau de teren degradat )care nu poate fi folosit în umpluturi, - în a doua fază de lucru se calculează volumele de terasamente pentru restul de pământuri până la cota de proiect. Chiar dacă nu poate fi folosit la umpluturi, pământul vegetal (care este o reală valoare pentru agricultură ) va fi depozitat separat pentru a putea fi utilizat ulterior la redarea în circuitul agricol a unor zone acoperite de umpluturi sau a unor terenuri nefertile.

31

O problemă specială a calculului volumelor de terasamente esta cea a determinării mărimi depozitelor de pământ ce trebuie realizate provizoriu sau definitiv (atunci când în urma finalizării lucrărilor rămân volume de pământ neutilizate; vezi canalul Dunăre-Marea Neagră). Depozitele provizorii pot avea formă de con (fig.11) sau prismatică (fig.12). Tot în acelaşi fel se pot trata şi umpluturile în corpul unor diguri, etc.

Fig. 11 – a – forma teoretică; b – forma reală

H=

D tgϕ 2

(31)

Unde: ϕ -unghiul taluzului natural. Volumul depozitului : V =

A ⋅ H π ⋅ D2 D = ⋅ tgϕ = 0 ,131 D 3 tgϕ 3 3⋅4 2

Fig. 12

32

(32)

Ca şi în fig 11: H =

B tgϕ 2

- secţiunea transversală (1-1)este un triunghi isoscel cu aria At =

B ⋅ H B 2 tgϕ = 2 4

(33)

- volumul depozitului este format din două jumătăţi de con şi o prismă triunghiulară V = 0 ,131 B 3 tgϕ +

B 2 Ltgϕ 4

(34)

Depozitele definitive ar putea avea forme diverse, începând cu trunchiuri de piramidă cu baza foarte largă şi mergând până la forme oarecare în cazul umpluturilor realizate într-o depresiune naturală a terenului unde se încearcă, de exemplu, redarea terenului în circuitul agricol (umplere, nivelare, acoperire cu pământ vegetal ). Gropile de împrumut se tratează asemănător doar că reprezintă zone de săpătură.

3.3

LUCRĂRI

PREGĂTITOARE

PENTRU

LUCRĂRILE

DE

TERASAMENTE

Primele lucrări care se fac la demararea unei construcţii sunt lucrările de terasamente. Nu întotdeauna se pot începe lucrările fără a realiza în prealabil o pregătire a terenului. Lucrările pregătitoare pot conţine următoarele etape de lucru: - lucrări topografice (lucrări obligatorii),

33

- defrişarea arborilor şi arbuştilor, - curăţarea terenului, scarificarea mecanizată, - decopertarea stratului vegetal sau a terenului degradat, - demolarea unor construcţii vechi şi transportul materialelor rezultate, lucrări complementare lucrărilor de terasamente (epuizmentul apelor de suprafaţă de pe terenul destinat viitoarei construcţii). Pe unele amplasamente nu sunt necesare toate aceste lucrări.

3.3.1 LUCRĂRI TOPOGRAFICE

Lucrările topografice pot avea atât caracterul de lucrări pregătitoare ale lucrărilor de terasamente dar vor fi prevăzute şi pe timpul execuţiei acestora pentru urmărirea calităţii lucrărilor şi calculul volumelor de terasamente. Lucrări topografice se execută de asemenea şi pentru trasarea şi urmărirea execuţiei construcţiei. În multe situaţii se fac măsurători topografice şi pentru urmărirea comportării în timp a construcţiilor (civile, industriale, hidrotehnice, ….). Cu caracter de lucrări pregătitoare se execută măsurători pentru transmiterea în zona lucrării a cotelor geodezice de la o bornă a reţelei de triangulaţie (se montează o bornă cu cote transmise) şi măsurători legate de identificarea şi precizarea în teren a amplasamentului lucrării (se plantează ţăruşi de lemn sau metalici). Prin ţăruşi se delimitează chiar zona pe care urmează să se desfăşoare celelalte lucrărin pregătitoare. Deoarece este clar că în timpul lucrului aceşti ţăruşi vor fi deterioraţi, se vor planta ţăruşi de rezervă în afara amplasamentului

34

lucrării, cu ajutorul cărora să se poată face şi reface trasarea lucrărilor în diverse faze de execuţie. Aparatura folosită va fi : - pentru unghiuri verticale şi orizontale şi pentru distanţe - teodolitele (optice sau cu laser), - pentru cote verticale - nivelele, - pentru lungimi – rulete şi panglici, - anexe ale teodolitelor şi nivelelor, mire şi reflectoare, fire cu plumb, - pentru pante de taluz, şabloane de lemn sau metalice cu nivelă, etc. La finalizarea tuturor celorlalte lucrări pregătitoare se reiau lucrările topografice, se reface trasarea iniţială, se transpun în teren dimensiunile şi forma lucrărilor de terasamente ca şi axele principale ale viitoarei construcţii. De exemplu, la o construcţie civilă sau industrială se trasează fundaţiile. Trasarea se va face şi în exteriorul amprizei fundaţiilor, pe nişte cadre de lemn, pentru a se putea reface elementele de trasare şi a putea fi transmise în adâncimea gropii de fundaţie (pe cadrele de lemn se bat cuie pe care se pot întinde sârme; de la aceste sârme se pot transmite pe verticală-în adâncimeelementele trasării cu ajutorul firului cu plumb).

3.3.2 LUCRĂRI DE DEFRIŞARE

Atunci când ampriza viitoarei construcţii este acoperită cu vegetaţie lemnoasă, înainte de începerea lucrărilor de terasamente apare ca necesară operaţia de defrişare. Se vor tăia tufişurile, arbuştii şi se va îndepărta materialul lemnos. În caz contrar lemnul rămas fie va încurca săparea gropilor de fundaţie

35

fie, rămânând în umplutură vor putrezi şi vor permite în timp infiltrări ale apei şi tasări neuniforme sub greutatea proprie a pământului sau sub cea a construcţiei. Defrişarea mecanizată poate cuprinde, după caz, unele din următoarele operaţii: - defrişarea mecanizată a tufişurilor şi arbuştilor (au diametre sub 10 cm) cu ajutorul defrişatorului montat pe tractor cu şenile sau cu buldozerul, - doborârea arborilor cu diametre mai mari prin tractare cu cabluri şi tractare sau prin tăiere cu ferăstrăul mecanic, - scoaterea buturugilor şi rădăcinilor cu dispozitive adaptate la tractoare sau la excavatoare (în locul cupei; un astfel de utilaj poate scoate 175250 buturugi cu rădăcini în 8 ore); în literatura tehnică se menţionează şi scoaterea buturugilor foarte dificile cu ajutorul explozivilor. Suprafaţa defrişată va trebui să fie mai mare decât cea a viitoarei construcţiicu cu câte 4-5 m pe fiecare latură (fig. 13) pentru a nu rămâne rădăcini în zona viitoarelor fundaţii şi pentru a crea un spaţiu exterior utilizabil pentru deplasarea utilajelor, materialelor şi muncitorilor.

Fig.13 1-Suprafaţa defrişată; 2-suprafaţă construibilă; l = 4-5 m

36

Suprafeţele mari, care trebuie defrişate, se vor împărţi în parcele cu lungime de 500-1000 m şi lăţime de 50-100 m. În interiorul parcelelor se aplică schemele tehnologice de defrişare în funcţie de mărimea frontului de lucru şi de natura materialului lemnos ce trebuie tăiat. Fâşiile de teren defrişat la o trecere a utilajului (B) se vor suprapune pe 1525 cm (fig. 14).

Fig. 14

Atunci când lucrarea se execută într-un spaţiu îngust (de exemplu un drum sau o cale ferată care traversează o pădure ) se poate aplica schema de mecanizare în zigzag (fie longitudinal fie transversal), prevăzută în figura 15. Se poate lucra cu mai multe utilaje simultan.

Fig.15

37

Lăţimea fâşiei defrişate la o trecere (B1) depinde de caracteristicile tehnice ale utilajului folosit (de exemplu mărimea lamei buldozerului; B; B 1=B25 cm). Pentru lucrările de defrişare în spaţii lungi (de exemplu, terenuri pentru hale industriale, complexe zootehnice de tip industrial, aeroporturi, etc.) se pot aplica schemele de defrişare circulară (longitudinală sau transversală, fig.16) sau în spirală (fig.17).

Fig. 16

Fig. 17

38

Productivitatea tehnică de exploatare a defrişatoarelor

(Pe) se poate

determina cu relaţia: 60 B 1 ⋅ L ⋅ K t P e= Tc ⋅ K r

[m2/h]

(35)

Unde: B1=B-0.25m, lăţimea efectiv defrişată la o trecere a utilajului (m), L-lungimea parcelei defrişate (m), Kt=0.75-0.85, coeficientul de utilizare a timpului de lucru, Kr-coeficientul de rezistenţă al materialului lemnos, în funcţie de esenţa lemnului (Kr=1 pentru foiase şi Kr25 t

0,5

0,75

1

Td [min.] Tab. 7 Distanţa la transport

20

2

3

4

5

D [Km] tm

93

Timpul de manevră şi opriri pe traseu (la intersecţii), t m, depinde de distanţa la care se face transportul (D; vezi tabelul 7). Timpii de mers în plin tp (cu încărcătură) şi în gol (la întoarcere) se pot calcula separat pentru distanţa D şi vitezele vp şi vg sau se poate considera distanţa 2D şi viteza medie vm. Folosind timpii calculaţi şi discutaţi mai sus se poate determina numărul de mijloace de transport care sunt necesare unui excavator sau încărcător pentru a-şi realiza productivitatea tehnică de exploatare (Nmt): Tc

Nmt= t ⋅ K î d

(60)

în care: Tc - durata ciclului mijlocului de transport (58), tî - timpul de încărcare a mijlocului de transport (59) Kd=0,8-0,95-coeficient de disponibilitate, care ţine seama întreruperile în activitatea mijloacelor de transport (defecţiuni, alimentare cu carburanţi, etc.). Dacă numărul de mijloace de transport rezultă cu zecimale se vor rotunji prin adaos (exemplu: 7,32 basculante se va rotunji la 8 basculante). Pentru calcule economice referitoare la transport sunt necesare următoarele: parcursul mediu zilnic (P), numărul de curse pe zi (N cz) şi productivitatea tehnică de exploatare (Pe) P=2D Ncz [Km]

(61)

în care: D-distanţa dintre punctele de încărcare şi de descărcare Ncz =

60 ⋅ O z ⋅ K t ⋅ K d [curse/zi] Tc

(62)

94

în care: Oz - numărul de ore de lucru pe zi pentru activitatea comună a excavatorului (încărcătorului) şi mijlocului de transport, Tc - durata ciclului mijlocului de transport (min), Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru al excavatorului (încărcătorului), Kd-coeficient de disponibilitate al mijlocului de transport. Pe = Ncz*Q [m3/zi]

(63)

Pe = Ncz*T [t/zi]

(64)

în care: Q - capacitatea mijlocului de transport (m3), T = Q*ρ [t] - capacitatea mijlocului de transport în tone, ρ - densitatea pământului (t/m3) Dacă se convine asupra unui tarif orar de transport se poate determina şi tariful pe tona de pământ transportat.

3.8 LUCRĂRI TERASIERE CU SCREPERE

Screperul are ca principal element constructiv o ladă (benă, cupă) fixată pe un şasiu pe roţi cu pneuri. Fundul acesteia este mobil şi este dotat la partea din faţă cu un cuţit care acoperă întreaga lăţime a utilajului. Prin coborârea cuţitului acesta poate tăia din teren straturi de 15-30 cm. Pământul tăiat urcă direct în ladă sau este împins de nişte palete elevatoare. Screperul poate săpa direct doar în terenuri uşoare (categoria I şi II) celelalte terenuri trebuind să fie scarificate în prealabil. 95

Există atât screpere tractate (de tractor pe şenile sau pe pneuri) cât şi autoscrepere (cu unu sau două motoare; la cele cu două motoare unul este montat pe tractorul monoax sau biax iar celălalt pe screperul propriuzis şi se foloseşte doar în faza de tăiere a pământului). Screperul are, pe distanţe scurte, avantajul unui singur maşinist în raport cu sistema de maşini formată din excavator şi mijloace de transport. Distanţele de transport (D) economice sunt legate de capacitatea lăzii (benei), q. Câteva valori orientative sunt prezentate în tabelul 8 Tab. 8. q (m3) Screper tractat

6

8-15

≤300

500-1000*

>15 -

-

D (m) Autoscreper

-

-

500-2000

1000-3000

*500 m pentru cele tractate de tractor pe şenile şi 1000 m pentru cele tractate de tractor pe pneuri. Există mai multe variante constructiva de screpere şi autoscrepere: - screpere tractate acţionate cu cabluri sau hidraulic (folosite în spaţii restrânse de lucru şi pentru distanţe relativ mici de transport), - autoscrepere cu două punţi (osii), cu tractor monoax, - autoscreper cu trei punţi, cu tractor biax, - autoscreper elevator. Schematic, un autoscreper arată ca în figura 51. Screperele şi autoscreperele se pot utiliza pentru executarea următoarelor tipuri de lucrări:

96

- săpături (deblee) pentru canale cu transportul pământului în depozit, - umpluturi (ramblee) cu preluarea pământului (săparea) din gropi de împrumut, - nivelarea unor platforme prin compensarea săpăturilor cu umpluturile,

Fig.51 - decopertarea stratului vegetal, - decopertarea stratului care acoperă o balastieră, o carieră sau o exploatare minieră la zi, - săparea gropilor de fundaţii de dimensiuni mari (construcţii industriale, civile, de navigaţie, etc.). Metodele principale de lucru cu screperele sunt: - autoscreperele cu două motoare sau cele cu elevator se încarcă (sapă) de regulă singure,

97

- autoscreperele cu un motor sau screperele tractate vor săpa fie împinse cu un buldozer (foarte rar sunt trase) fie în pereche (tandem; două autoscrepere se cuplează cu o bară solidă de tractare de construcţie specială; când cel din faţă sapă, cel din spate împinge iar când cel din spate sapă, cel din faţă trage). Pentru sporirea eficienţei săpării şi pentru umplerea totală a benei se pot folosi procedeele de lucru următoarele: - săparea în pantă (din deal în vale), - săparea în trepte (iniţial la adâncimea maximă h şi apoi la 0,7 h şi 0,5h vezi fig. 52), - săparea în şah (între fâşiile săpate se lasă o distanţă egală cu b/2, b fiind lăţimea de săpare a utilajului ; vezi fig.53).

Fig. 52

Forma fâşiei din fig. 53-b are, ca şi în cazul săpării în trepte, rolul de a uşura săparea în partea a doua a ciclului, când în benă există deja o cantitate de pământ încărcat. 98

La săparea cu screperele şi autoscreperele se pot aplica următoarele scheme tehnologice: - în funcţie de fluxul de deplasare al utilajului: scheme eliptice (sau circulare; fig.54-a) şi scheme în opt (fig.54-b), - în funcţie de poziţionarea amplasamentului pentru descărcarea pământului: scheme unilaterale (cu descărcarea pământului pe o singură parte a gropii săpate; fig.55-a) şi scheme bilaterale (cu descărcarea pământului pe două laturi ale săpăturii; fig.55-b):

Fig.53

99

Fig.54

Fig.55

Schema de mecanizare eliptică se poate aplica longitudinal sau transversal (în funcţie de latura frontului de lucru pe care se orientează). Prin deplasarea laterală schema eliptică poate genera o schemă de lucru în spirală (fig.56).

100

Fig. 56 Descărcare bilaterală. În sistemul din fig.56 se poate realiza un rambleu cu gropi de împrumut pe două laturi sau inversând încărcarea (Î) cu descărcarea (D) se poate realiza un canal cu depozitare bilaterală a pământului. O altă schemă de mecanizare care ar putea rezolva problemele din paragraful de mai sus ar fi cea în zigzag (fig. 57).

Fig.57 Săpare bilaterală. Productivitatea tehnică de exploatare a screperelor (sau autoscreperelor) se determină cu relaţia: 60 qK u ⋅ K t

P e= T ⋅ K c a

[m3/h]

(65)

în care: q - capacitatea benei (lăzii)-m3, Ku - coeficient de umplere, 101

Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru Ka - coeficient de afânare a pământului săpat, Tc - durata ciclului de lucru (min.). Tc=ts+tp+td+tg+tm

(66)

ts - timpul de săpare –încărcare a benei Ls

ts= v

(67)

s

Ls - lungimea de săpare (m) Vs - viteza de săpare (m/min.), Lungimea de săpare trebuie să permită umplerea benei: Ls ٠b ٠u ٠α ٠Ka = q ٠Ku ٠Kp de unde rezultă: q ⋅ Kn ⋅ K p

Ls= b ⋅ u ⋅ α ⋅ K

[m]

(68)

a

unde: b-lăţimea cuţitului de săpare ( şi a benei) –m U - adâncimea de săpare (m) α = 0,7-0,9-coeficient de neuniformitate a adâncimii de săpare, Kp = 1,1-1,2 Kp - coeficient de pierderi (nu tot materialul săpat ajunge în benă ), Ceilalţi timpi ai ciclului sunt: Lp

tp—durata de mers cu bena plină (tp= v ), p

Ld

td - durata de descărcare şi împrăştiere a materialului (td= v ) d

102

Ld

tg - durata de întoarcere a utilajului cu bena goală (tg= v ) d

tm - durata unor manevre, poziţionări ale utilajului, opriri, întoarceri, etc. Similar cu lungimea de săpare se determină şi lungimea de descărcare şi împrăştiere a pământului (Ld): Ld =

q ⋅ Ku b ⋅ h⋅α I

[m]

(69)

în care: h-grosimea stratului de pământ descărcat şi împrăştiat (m), αI - coeficient de neuniformitate a grosimii stratului de pământ împrăştiat (similar cu α). În [12] sunt citate următoarele valori orientative ale timpilor de lucru: - ts=0,7 minute –autoscrepere împinse cu buldozerul (pe două punţi), - ts=1 minut - idem pe trei punţi, - ts=1 minut - autoscreper elevator - ts=1,5 minute - autoscrepere în tandem - td=0,5-1minute - tm=0,2-0,8 minute Norma de timp a screperelor şi autoscreperelor se exprimă în ore/100m3. Trebuie precizat că norma are valori diferite în funcţie de distanţa de transport. 3.9 LUCRĂRI TERASIERE CU BULDOZERE

103

Buldozerele sunt utilaje de construcţii alcătuite dintr-un tractor pe şenile sau pe pneuri la care, în partea din faţă, este ataşată o lamă. Schema de principiu a unui buldozer este prezentată în fig.58. De multe ori buldozerul are ataşat în partea din spate echipamentul de scarificator.

Fig.58 - 1- tractor; 2- lamă; 3- servomotoare cu ulei; 4- cadru de fixare a lamei; 5- articulaţie.

Cu buldozerul se pot executa următoarele lucrări: 1.

săparea pămâtului pe adâncimi de circa 15-30 cm;

2.

nivelarea terenurilor prin compensarea săpăturilor cu umpluturile;

3.

deplasarea pământului la distanţe (pentru buldozere pe şenile

distanţa maximă este de circa 100 m iar pentru cele pe pneuri de circa 150-160 m dar distanţele optime sunt mult mai mici); 4.

executarea de umpluturi (ramblee) din gropi de împrumut laterale;

104

5.

executarea de deblee cu depozitarea provizorie laterală a

pământului; 6.

executarea de canale;

7.

astuparea de tranşee în care au fost pozate diverse instalaţii sau a

gropilor de fundaţie; 8.

împingerea

materialeleor

către

buncăre

(de

exemplu,

la

transportoarele cu bandă, în staţiile de sortare a agregatelor şi la fabricile de betoane, etc.); 9.

strângerea în grămezi a materialelor şi deservirea altor utilaje de

săpat (încărcătoare, excavatoare); 10.

întreţinerea unor drumuri de şantier;

11.

defrişarea terenurilor, curăţarea de deşeuri sau de zăpadă, demolări,

etc. Din cele de mai sus rezultă că buldozerele sunt nişte maşini de construcţii aproape indispensabile în şantiere. Pentru a-şi îndeplini multiplele funcţii, buldozerele vor avea lame de forme diverse şi aşezate în poziţii diverse. Poziţiile lamei pot varia după cum urmează: - prin rotire în plan vertical longitudinal (fig.59-a); - prin rotire în plan vertical transversal (echipament de tiltdozer; fig. 59-b); - prin rotire în plan orizontal (echipament de angledozer; fig.59-c). În funcţie de lucrarea care se execută, de puterea motorului şi de categoria terenului, lamele pot fi scurte, medii sau lungi şi pot avea următoarele forme: - lamă dreaptă, folosită în poziţie perpendiculară pe direcţia de mers (normlă) pentru săparea sau împingerea materialelor grele (fig.60-a);

105

Fig. 59 - lamă unghiulară; poate fi rotită în plan orizontal (echipament de angledozer) sau în plan vertical transversal (echipament de tiltdozer) şi este reprezentată în fig.60-b; se utilizează la săpări laterale, nivelări şi umpleri de gropi de fundaţie sau tranşee; - lamă curbă universală, folosită pentru împingerea la distanţă relativ mare a volumelor importante de materiale uşoare; ea este prevăzută cu aripi laterale (fig.60-c); - lamă articulată pe verticală, în axul central al buldozerului (este numită şi echipament de varidozer; fig.60-d), este folosită pentru astuparea gropilor şi şanţurilor, la nivelări şi la deplasarea pămâtului; - lamă tip cutie (sau pernă), folosită la umpluturi sau nivelări; în cazul unor forme mai adânci ea poate lucra şi pe post de încărcător, făcând trecerea spre acest tip de utilaj (fig.60-e).

106

Fig.60 Pentru operaţiile de defrişare şi curăţare a terenului, lama poate avea în locul cuţitului de tăiere nişte dinţi de scarificare. Buldozerele pot lucra atât pe terenuri orizontale cât şi pe terenuri în pantă. Productivităţile vor depinde de panta terenului după cum este arătat în tabelul 9. Tab. 9 [24] Productivitatea tehnică de exploatare (%)

Condiţii de lucru Teren orizontal

100

Teren cu pantă i=10% (la deal)

60

Teren cu pantă i=10% (la vale)

190

Teren cu pantă i=20% (la vale)

250

107

Tăierea pământului se poate face în straturi de grosime constantă (fig.61a), în formă de pană (fig.61-b), sau în trepte (fig.61-c). Ultimele două procedee pot scurta timpul de lucru la 0.3-0.4 din timpul procedeului a.

a

b

c Fig.61 În timpul împingerii pământului o parte din acesta se pierde prin părţile laterale ale lamei dacă se lucrează pe teren plat (fig.62). Pentru a anula sau reduce pierderile laterale se pot folosi şi lame speciale (de exemplu, lamă cu aripi laterale, fig.63), se poate săpa şi împinge pământul în tranşee (fig.64), sau se poate lucra simultan cu 2 până la 4 buldozere (distanţa d între ele va fi de circa 50 cm la lucrul în pământuri coezive şi de 10-30 cm la lucru în pământuri necoezive; fig.65).

108

Fig.62

Fig.63 1- pământ săpat – transportat cu lamă normală; 2- pământ transportat cu lamă cu aripi laterale; 3- aripi laterale ale lamei.

Fig.64 1- lamă; 2- pământ transportat.

109

Fig.65 1- două buldozere lucrând împreună; d- distanţa între buldozere; 2- pământ ce ar fi împins de fiecare buldozer lucrâmd individual; 3- pământ suplimentar împins de cele două buldozere lucrând împreună. Pentru lucrul cu buldozerele se poate aplica una din următoarele scheme de mecanizare: 1. scheme de săpare; 2. scheme de împingere (transport); 3. scheme de umplere a tranşeelor sau gropilor de fundaţie. 1. Săparea pământului se poate face: - pentru canale (deblee) relativ înguste prin schema pendulară (fig.66); se pot realiza prin această schemă şi rampe de acces pe ramblee sau în deblee; se poate aplica şi schema din fig.24 (săpare canal cu trei buldozere); - pentru executaea lucrărilor în spaţii mai largi (deblee cu depunerea pământului lateral (fig.67) sau ramblee din pământ preluat din gropi de împrumut laterale) se poate aplica şi schema îm zig-zag (suveică).

110

Fig.66 1- sens de deplasare cu săpare, 2- sens de revenire în gol.

Fig.67 1- săpare şi împingere, 2- revenire în gol La săparea în mai multe straturi succesive (prin mai multe treceri suprapuse) se poat proceda ca în fig.68 (la primul strat se formează tranşee separate prin benzi care vor limita pierderile laterale iar la al doilea strat săparea este asemănătoare, trecerile fiind decalate lateral cu b/2; b este lăţimea fâşiei săpate, egală cu lungimea lamei).

111

Fig.68 1, 2- straturi săpate succesiv; 3- benzi nesăpate de lăţime B; Us- adâncimea totală de săpare. 2. Deplasarea (împingerea) la o anumită distanţă a pământului dintr-un depozit provizoriu realizat cu alt utilaj terasier se poate face cu schema în zigzag din fig. 67 dar şi prin deplasarea numai înainte, cu jumătate de cursă realizată în plin şi jumătate de cursă în gol (o schemă de tip eliptic, fig.69).

Fig.69 1- depozit iniţial; 2- depozit sau lucrare executată; D- distanţă de împingere (50-150 m). O schemă asemănătoare celei din fig. 69 se poate aplica şi la săparea laterală a unor terenuri de categoria I (în straturi mai groase ) sau la săparea în pantă (la vedere).

112

Realizarea de umpluturi sau acoperirea unor tranşee în care s-au pozat instalaţii subterane ori a unor gropi de fundaţie (după realizarea fundaţiilor) se poate realiza prin schemele următoare: - umplerea prin împigere laterală cu echipament de angledozer (fig.70); - umplerea prin săparea de fâşii transversale oblice (fig.71); - umplerea prin metoda fâşiilor transversale perpendiculare (aplicarea unei scheme tip zig-zag; fig. 72).

Fig.70 D- depozit provizoriu; U- umplutură; F- fundaţie; B- buldozer cu echipament de angledozer

113

Fig 71 1, 2, 3- fâşii oblice succesive; D- depozit provizoriu; U- umplutură; B- buldozer cu lamă poziţionată normal; G- galerie din beton monolit.

Fig.72 1- împingere; 2- repoziţionarea utilajului (marşarier cursă în gol);

114

D- depozit provizoriu; U- umplutură; C- conductă sau altă instalaţie. Pentru a putea exprima productivitatea tehnică de exploatare a buldozerelor trebuie precizat mai întâi volumul de pământ (prisma de pământ) care poate fi împins de lama unui buldozer (V): V=

h⋅ l ⋅b 2

[m3]

(70)

Notaţiile sunt cele din fig. 73.

Fig.73 L- lama buldozerului; b- lungimea lamei φ´- unghiul taluzului natural dinamic Conform desenului: h l = tgϕ′

V =

şi

h2 ⋅ b 2 ⋅ tgϕ′

[m3]

(71)

Se poate exprima productivitatea tehnică de exploatare cu relaţia: Pe =

60 ⋅ V ⋅ K t ⋅ K p Tc ⋅ K a

[m3/h]

(72)

în care: V- volumul de pământ împins în faţa lamei (m3); Kt- coeficient de utilizare a timpului de lucru;

115

Ka- coeficient de afânare (se ia în considerare doar când se sapă pământul din starea naturală; pentru împingerea pământului din depozite provizorii, deja afânat, se ia Ka = 1; Kp- coeficient de pierderi (pentru pământul pierdut lateral, pe la capetele lamei); Kp ≈ 0.9 (depinde şi de distanţa de împingere L: K p = 10.005 L); Tc- durata ciclului de lucru al buldozerului (min). Se poate scrie productivitatea şi prin utilizarea numărului de cicluri pe oră: nc =

60 Tc

(73)

Durata timpului de lucru (Tc) depinde de schema tehnologică aplicată. Se exemplifică calculul Tc pentru săpare laterală şi realizarea unui depozit unilateral (ca în fig. 69). Tc = t s + t p + t î + t g + t m

[min]

(74)

în care: ts- timpul de săpare; tp- timpul de deplasare a pământului cu lama plină, tî- timpul de împrăştiere (descărcarea treptată a lamei prin ridicare); grosimea straturilor: 0.15-1.00 m; tg- timpul de deplasare în gol (după descărcarea lamei); tm- timpul de manevră, întoarcere, repoziţionare a utilajului pentru o nouă etapă de săpare; tm = 0.15-0.5 min. Pentru calculul timpilor, distanţele rezultă din schema tehnologică iar vitezele din cartea tehnică a utilajului.

116

Lungimea de săpare va trebui să asigure umplerea lamei cu volumul de pământ (V) discutat mai sus. Ls =

V b⋅u

[m]

(75)

în care: u- adâncimea de săpare (m); b- lungimea lamei buldozerului (m),(se poate lucra şi cu b´=b - 30 cm suprapunere fâşie ) Norma de timp a buldozerelor se exprimă în h/100m 3 pământ săpat (împins, etc) şi h/100m2 la lucrări de nivelare. Aceasta (Ntu) depinde însă de categoria terenului în limitele orientative în tabelul 10. Tab. 10 Categoria terenului Ntu (%)

I

II

III

IV

100

120-128

147-154

172-181

3.10 LUCRĂRI TERASIERE CU GREDERE

Grederul este un utilaj care are ca organ de lucru o lamă asemănătoare cu a buldozerelor. Unele operaţii care se pot executa cu acest utilaj sunt asemănătoare cu cele care se pot executa cu buldozerele. Spre deosebire de buldozere, lama grederului este situată la mijlocul lungimii utilajului şi este mult mai mobilă.

117

Grederul poate fi tractat sau poate avea propulsie proprie (în care caz este numit autogreder). În mod curent se utilizează autogrederele. Ele au acţionare hidraulică (foarte rar mecanică). Pot avea suplimentar echipamente de scarificare şi lame de buldozer poziţionate frontal, cupe de încărcător, etc. Schema de principiu a unui autogreder este prezentată în fig. 74.

Fig.74 1- lamă greder; 2- lamă frontală; 3- scarificator. Cu autogrederul se pot realiza următoarele lucrări: - săpare şi împingere a pământului; - nivelări şi finisări ale suprafeţelor săpate cu alte utilaje; - taluzări; - săpări de canale (adâncime maxim 1 m); - lucrări de execuţie şi întreţinere a drumurilor, digurilor, rambleelor de cale ferată (înălţime maximă 1 m); - săparea (decopertarea) stratului vegetal (grosimi de maxim 30 cm şi distanţe scurte de transport: 10-20 m); - transportul pământului din depozite provizorii pe distanţe de maxim 50 m;

118

- deblee cu adâncimi de 1-3 m, cu realizarea de depozite laterale (distanţe de transport de ordinul a 100-600 m). Pământul săpat va avea categoriile I;II sau III sau va fi supus în prealabil scarificării. Lama autogrederului poate executa mişcări foarte variate; ridicări, coborâri, înclinări spre înapoi sau spre înainte, rotiri în plan orizontal (35°-40°) sau vertical (15°- 900), poziţionări laterale pentru taluzare, etc. Câteva din aceste poziţii ale lamei sunt prezentate în fig. 75.

Fig.75 Schemele de mecanizare cu grederele sunt în cea mai mare parte asemănătoare cu cele aplicate la lucrul cu buldozerele sau cu grederele dar există şi scheme specifice. Se exemplifică mai jos (fig.76) metoda de executare a şanţurilor prin tăierea în evantai. În cazul şanţurilor (canalelor) înguste tăierea se poate face de pe o singură parte iar la cele mai late tăierea se poate face de pe ambele părţi ale canalului. Tot prin tăiere în evantai se pot realiza gropi de împrumut cu depozitarea pământului într-un rambleu. Gropile de împrumut pot fi situate pe ambele laturi ale rambleului realizat (fig.77).

119

Fig. 76

Fig. 77 Productivitatea tehnică de exploatare se poate determina asemănător cu cea a buldozerelor. Vor diferi vitezele de lucru. Coeficientul de utilizare a timpului de lucru se recomandă cu valorile K t= 0.75-0.8. Norma de timp a autogrederului se exprimă în ore/100 m3 şi depinde de categoria terenului şi de distanţa de împingere a pământului.

3.11 SĂPĂTURI MECANIZATE ÎN SPAŢII ÎNGUSTE

Pot fi clasificate drept săpături în spaţii înguste (sau foarte înguste) următoarele lucrări de terasamente:

120

- săparea de şanţuri cu paramente verticale (secţiune dreptunghiulară; fig. 78a); - săpare de şanţuri cu taluze (secţiune trapezoidală;fig. 78- b); - săparea de gropi de fundaţie rectangulare (de adâncime mică; fig. 78- c-sau de adâncime mare; fig. 78- d); - săpare gropi cilindrice (de adâncime mică sau mare; fig. 78- e; - săparea de şanţuri foarte înguste pentru drenuri sau cabluri (sau pozarea acestora fără săparea unui şanţ; fig. 78- f); - realizarea de gropi cilindrice cu formă aproximativă; pentru piloţi , fără săparea şi extragerea pământului săpat (prin baterea şi împingerea laterală a pământului cu o mandrină; fig. 78- g).

121

1- rolă cablu; 2- cuţit tip plug; 3- cablu pozat la cota de proiect; U- adâncime de tăiere

Fig. 78 Săparea şanţurilor cu paramente verticale (secţiune derptunghiulară ) se poate realiza cu ajutorul excavatoarelor cu cupă inversă. Pentru această operaţie este necesar să se folosească o cupă cu lăţimea egală cu lăţimea şanţului pe care dorim să îl realizăm (există cupe special construite, cu lăţimi mici , dacă se sapă şanţuri relativ înguste). De asemenea se pot folosi braţe mai lungi sau se pot adapta prelungitoare la braţele normale ale excavatoarelor (se utilizează de obicei excavatoare de capacitate mică, cu cupe de ordinul a 0.1÷1.0 m3. De obicei excavatorul încalecă axul viitorului şanţ dar există şi posibilitatea utilizării unor braţe cu mânere articulate excentric (excentrităţi de până la 2.50 m) care se poziţionează lateral faţă de traseul săpării; fig. 79).

122

Fig. 79

Pentru săpături în spaţii înguste se pot utiliza şi maşini universale de săpare cu un braţ telescopic. Acestea au lungimea braţului reglabilă prin acţionarea hidraulică iar cupa poate fi rotită tot hidraulic astfel încât să se poziţioneze cu cupa dreaptă, cu cupă innversă sau chiar cu poziţii intermediare, spre lateral (cupa este de până la 1 m 3; fig. 80). Ca toate utilajele de săpare pe pneuri şi acest utilaj are picioare de calare hidraulică.

Fig. 80 Se pot săpa şanţuri cu săpătoarele de şanţuri. Acestea pot fi realizate în soluţii constructive: cu rotor cu mai multe cupe (fig. 81- a) sau cu lanţ cu cupe (sau raclete; fig. 81- b)

123

Fig. 81 Pământul săpat cu utilajele din fig. 80 este depozitat lateral de săpătură (depozit provizoriu) cu ajutorul unui transportor cu bandă. Săpătoarele de şanţuri pot lucra de obicei până la adâncimi de 3.5 m. Dacă este necesar un şanţ cu cota de fund sub această adâncime utilajul va lucra în tandem cu un buldozer. Acesta va săpa o tranşee de adâncimea necesară iar săpătorul de şanţuri va lucra de pe fundul acestei tranşei (fig. 82).

Fig. 82

Pentru săparea mecanizată a şanţurilor cu taluze (secţiune trapezoidală) se pot aplica două metode: - pentru şanţuri largi se poate face săparea ca mai sus şi apoi se face taluzarea cu alt utilaj (de exemplu autogrederul);

124

- pentru săpături înguste se poate utiliza un excavator cu cupă inversă de formă trapezoidală sau o maşină universală de săpare dotată cu o astfel de cupă (metoda se poate aplica până la adâncimi de ordinul a 1.50 m). În ce priveşte săparea unor gropi de fundaţie rectangulare, pot apare următoarele situaţii: - gropi de fundaţie izolate sau grupate după necesităţile viitoarei construcţii, cu adâncimi de ordinul a 0.8-2.0 m (în funcţie de adâncimea de îngheţ şi de natura terenului de fundaţie); - gropi de fundaţie de adâncime mare, de tipul tranşeelor pentru executarea baretelor sau pereţilor mulaţi (aceste lucrări pot juca rolul de fundaţii de adâncime dar pot fi destinate şi impermeabilizării unor gropi de fundaţie largi, pentru a se putea lucra la uscat). Pentru gropile de fundaţie de adâncime redusă se pot utiliza excavatoare hidraulice echipate cu cupă inversă sau cu graifăr sau maşinile universale de săpat (se poate utiliza echipamentul cu braţ telescopic şi cupă rotativă în jurul axului braţului, prezentat mai sus). Dacă gropile de fundaţie sunt pe un aliniament comun (de exemplu, fundaţiile pentru stâlpii unei construcţii în cadre) se poate recurge şi la săparea unei tranşei cu secţiune dreptunghiulară, excavarea fundaţiilor la poziţiile din proiect şi umplerea cu pământ a spaţiului dintre ele (fig. 83).

Fig. 83 Dacă sunt necesare sprijiniri nu se va lucra decât cu echipament de graifăr. 125

Pentru gropile de fundaţie de adâcime mare (de tipul tranşeelor) se pot utiliza excavatoare hidrulice cu cupă inversă cu braţ lung sau cu prelungitor montat la braţ sau graifăre hidraulice adaptate săpării în aceste condiţii (braţ telescopic poziţionat vertical, cupă în două piese de lăţimea viitoarei tranşei). Dacă executăm fundaţii de adâncime mare nu se pot executa sprijiniri şi în această situaţie se poate aplica următoarea metodă: - se realizează săpătura până la adâncimea la care nu sunt necesare sprijiniri; - se prepară şi se introduce în săpătură un noroi bentonitic, care va juca rolul de sprijinire (bentonita este o argilă specială); - se sapă în continuare sub noroi bentonitic; în măsura realizării săpăturii se introduce în tranşee noroi bentonitic; - betonarea se realizează sub noroiul bentonitic, cu pâlnia şi cu burlanul de betonare (care va trebui să fie menţinut cu capătul inferior în betonul proaspăt turnat pe circa 0.5-1.0 m); - în măsura turnării betonului, noroiul betonitic se recuperează şi se refoloseşte (este trimis într-un bazin de decantare iar apoi refolosit la altă tranşee săpată). O porţiune de tranşee (respectiv de fundaţie sau perete mulat) realizată într-o singură „muşcătură” a cupei de graifăr se numeşte baretă (de exemplu, în procedeul Kelly, baretele au lăţime de 80 cm şi lungime de 2.50 m). Executând baretele cap la cap rezultă o tranşee continuă. Săparea gropilor cilindrice de adâncime redusă (sub 6 m) se poate realiza cu ajutorul unei foreze cu sapă de tip melc (elicoidală fig. 84). Se pot realiza gropi cu diametrul de circa 0.25-1.20 m, destinate plantării de stâlpi, borne, indicatoare sau chiar arbori şi, mai rar, în scopul de a realiza fundaţii.

126

Fig. 84 Săparea unor gropi cilindrice de adâncime mare se poate întâlni la realizarea de piloţi, coloane sau chesoane deschise (soluţii de fundare de adâncime). Pentru piloţi (φ < 1 m) se folosesc diverse instalaţii de foraj, fie pentru forare rotativă, cu sape de diverse forme, fie pentru săpare cu cupă graifăr de forme special adaptate. Forarea se execută de obicei cu tubaj metalic, recuberabil în momentul betonării pilotului. Se poate exemplifica cu procedeul Benoto: tubajul metalic dotat cu muchie tăietoare (freză) este înfipt prin rotire stânga-dreapta iar materialul din interior se sapă cu o cupă tip graifăr, cu secţiune circulară. În alte situaţii gaura pentru execuţia pilotului se realizază prin înfigerea în teren a unui tubaj metalic (care împinge pământul lateral). La betonare tubajul se recuperează (procedeul Franki sau procedeul Simplex [26,28]). Săparea şanţurilor foarte înguste, pentru pozarea unor instalaţii de apă, de drenaj sau a unor cabluri electrice se poate realiza cu un săpător de şanţuri dotat

127

cu elindă, lanţ gall şi racleţi, asemănător cu cel prezentat în fig. 81- b. Diferenţa este că tranşeea realizată în acest caz va avea lăţimi de ordinul a 15-25 cm. Lansarea conductei sau a cablului se poate face aproape simultan cu realizarea săpăturii. Acest lucru apare ca necesar şi pentru faptul că săpătura nu poate fi sprijinită şi riscăm surparea pereţilor laterali ai tranşeei. În cazul pozării unor cabluri sau drenuri fără realizarea unei tranşei (procedeu descris în figura 78- f) se poate utiliza un tractor pe pneuri sau pe şenile dotat cu un cuţit (plug) vibrator. Adâncimea de lucru (de pozare a instalaţiei) este de până la 0.9-1.0 m.

3.12 LUCRĂRI DE UMPLUTURI ŞI COMPACTARE A PĂMÂNTULUI

Lucrările de umpluturi pot avea unul din următoarele scopuri : - realizarea de depozite definitive din pământ rezultat din anumite săpături; - realizarea unor diguri, a unor terasamente pentru drumuri sau pentru căi ferate; - realizarea unor baraje din materiale locale sau a unor canale navigabile (în zone relativ restrânse); - executarea unor platforme pentru obiective industriale, de agrement şi sport, etc. Tehnologia de executare a umpluturilor cuprinde, după caz, următoarele etape: - împrăştierea în straturi a pământului provenit din săpături; - aducerea pământului împrăştiat la umiditatea optimă de compactare (dacă este cazul; vezi şi disciplina „Geotehnică şi fundaţii ”);

128

- compactarea fiecărui strat de pământ aşezat în lucrare. Împrăştierea pământului se poate realiza: - în spaţii restrânse sau înguste; - în spaţii largi. În spaţii înguste, umplutura se poate realiza cu ajutorul graifărului, cu ajutorul utilajelor cu lamă în poziţie de angledozer (buldozer, greder) sau cu buldozerul cu lamă poziţionată normal (se aplică schemele de mecanizare poziţionate în paragrafele anterioare: schema circulară, schema de umplere prin împingere laterală, schema fâşiilor săpate-împinse oblic sau perpendicular pe direcţia tranşeei, etc.). Dacă spaţiul permite, se poate face împrăştierea cu maşini universale de mici dimensiuni (buldo-excavatoare) iar în spaţii înguste şi pentru lucrări complexe (de exemplu, între fundaţiile unei viitoare costrucţii) se poate realiza şi împrăştiere manuală. Grosimea straturilor împrăştiate va fi de ordinul a 15-100 cm dar ea trebuie corelată cu capacitatea de compactare a utilajelor disponibile (evident, urmează compactarea umpluturilor). În spaţiile largi umpluturile se pot realiza în următoarele etape: - transportul şi bascularea pământului din mijloacele de transport,; - împrăştierea în straturi de 15-100 m (vezi comentariul de mai sus); - compactarea umpluturilor (în caz de necesitate acestea pot fi în prealabil stropite cu apă pentru a avea umiditatea optimă de compactare). Împrăştierea din etapa a doua se poate face cu buldozerul, cu grederul sau chiar cu încărcătorul frontal.

129

Tehnologia ar putea fi diferită dacă s-ar utiliza mijloace de transport care realizează şi împrăştierea (screpere sau remorci care pot descărca pământul pe la partea inferioară a benei- vezi paragraful referitor la mijloace de transport). În această situaţie primele două etape se pot realiza cu acelaşi utilaj. Se precizează faptul că grosimea straturilor împrăştiate şi supuse apoi conpactării mai depinde şi de categoria terenului din care provine materialul folosit la umplutură. De asemenea, diametrul maxim al „granulelor” materialului folosit la umplutură nu trebuie să depăşască 2/3 din grosimea stratului aşternut (bulgării sau bucăţile de rocă se vor sfărâma înainte de compactare). Udarea pământurilor înainte de compactare se realizează mai ales pentru materialele coezive şi are ca scop influenţarea următoarelor proprietăţi: - compresibilitatea; - rezistenţa la tăiere; - capacitatea de compactare şi greutatea specifică a pământului după compactare, - energia (lucrul mecanic) necesară pentru compactare (care se va reduce dacă pământul va căpăta umiditatea optimă de compactare determinată prin încercări de laborator; Wopt). Pentru umiditatea reală a fiecărui strat de pământ care urmează a fi compactat se admit abateri de plus-minus 3% faţă de cea optimă (vezi tabelul 11).

Tab. 11 Natura pământului Wopt.(%)

Argilos

Nisipos

14-18

8-12

130

Atât valorile prea mari ale umidităţii pământului cât şi cele prea mici vor duce la o compactare necorespunzătoare. În spaţii restrânse se va face stropirea cu furtunul iar în spaţii largi cu cisterna ataşată la tractor sau cu autocisterna (dotate cu o ţeavă transversală perforată). Cantitatea de apă de udare (A) se va hotărâ după analiza umidităţii naturalea pământului (W). Udarea se va face la fiecare strat împrăştiat, înainte de compactare cu circa 1-2 ore pentru pământurile nisipoase sau prăfoase şi cu circa 24 ore pentru cele argiloase. Se poate utiliza relaţia următoare: A=

η ⋅ ρ u ⋅ ( wopt − w ) 1000 ⋅ ρ w

[m3 apă/m3 umplutură]

(76)

în care: η = 1.10-1.25- coeficient al pierderilorde apă prin evaporare; ρn- densitatea în stare uscată a materialului de umplutură (kg/m3); ρw- densitatea apei (kg/m3); wopt- umiditatea optimă de compactare. Norma de timp a cisternelor (auto-cisternelor) pentru stropit se exprimă în ore/m3 de apă. Compactarea umpluturilor este un proces tehnologic destul de complex. Compactarea se poate realiza prin rulare (cilindrare), prin batere sau prin vibrare (cilindrii vibranţi sau plăci vibratoare). Se compactează, în general, straturi de grosimea prezentată la realizarea umpluturilor dar există şi utilaje pentru compactarea unor straturi de peste 1 m (de exemplu, maiul supergreu). Principalele efecte ale compactării sunt: - mărirea densităţii pământului; - reducerea sau eliminarea tasărilor ulterioare; - mărirea capacităţii portante a terenului de fundaţie; 131

- reducerea permeabilităţii (porozităţii) şi sensibilităţii la umezire ulterioară. O caracteristică importantă a acestui proces este gradul de compactare (D): D=

γ ue ⋅ 100 γ u max

[℅]

(77)

în care: γue- greutatea specifică în stare uscată realizată efectiv după compactare(KN/m3); γu max- greutatea specifică maximă în stare uscată, determinată prin metoda Proctor (vezi la disciplina „Geotehnică”). Se poate determina practic γue prin utilizarea relaţiei: γ ue =

γn 1+

w 100

[KN/m3]

(78)

în care: γn- greutatea specifică a pământului cu umiditatea naturală (KN/m3); w- umiditatea pământului în stare naturală (in situ;%). Se recomandă următoarele grade de compactare [12]: Tab. 12 D mediu

Natura lucrării

D minim

%

ρue (kg/m3)

%

ρue (kg/m3)

Fundaţii la clădiri de locuit

95

1,650

92

1,650

Fundaţiile la obiective industriale cu procese de lucru nuaede

98

1,700

95

1,650

Unde:

132

ρue- densitatea în stare uscată efectiv realizată prin compactare (kg/m3). Pentru pămâturile necoezive se poate utiliza gradul de îndesare (I D-vezi relaţia 20 din paragraful 3.1). Împrăştierea pământului în umplutură şi compactarea sa se poate organiza pe două suprafeţe (sectoare) de teren vecine astfel încât să se poată reduce deplasarea neproductivă a utilajelor (vezi fig. 85).

Fig. 85

Etapele de lucru se succed în felul următor: - se împrăştie pământ pe sectorul A şi se compactează stratul împrăştiat anterior pe sectorul B; - se compactează pământul împrăştiat pe sectorul A şi se aşterne un nou strat de pământ pe sectorul B. La compactare cele două sectoare se vor suprapune pe o lăţime de 2-3 m. Lungimile sectoarelor de umpluturi pot varia între 100-1000 m dar pe vreme nefavorabilă (ploaie, căldură puternică,…) ele se pot reduce la circa 100300 m.

133

La compactarea unuia dintre sectoarele de lucru se vor compacta fâşii de lăţime egală cu lăţimea activă a utilajului, care se vor suprapune între ele pe 1525 cm (vezi fig. 14, suprapunerea „s”). În marea majoritate a cazurilor şi obligatoriu pentru straturile mai groase, compactarea se va realiza prin mai multe treceri ale utialjului de compactare pe aceiaşi fâşie de teren (până la realizarea gradului de compactare prevăzut). Numărul de treceri ale compactorului (nt) este raportul între lucrul mecanic necesar pentru o compactare completă (conform gradului de compactare) şi lucrul mecanic efectuat de utilaj la o singură trecere. Numărul de treceri stabilt teoretic se verifică experimental, pe teren (sau se poate stabili direct, pe cale experimentală, pe piste de încercare). În cazul compactării prin cilindrare (rulare) se poate utiliza relaţia: nt =

L ⋅ B ⋅ ha 0.9 ⋅ G

(79)

în care: L- lucrul mecanic de compactare necesar (KN·m/m3); B- lăţimea fâşiei de teren compactat de utilaj la o trecere (m); ha- grosimea stratului de pământ afânat care trebuie compactat (m); G- greutatea utilajului (static; KN). Compactoarele statice au ca forţă de lucru doar greutatea proprie şi exercită o presiune statică asupra terenului. Se poate discuta şi de o forţă de afânare a terenului compactat. Utilajele cu acţiune dinamică (compactoarele vibrante) pot adăuga forţe de impact (frecvenţe de vibraţie sub 60 cicluri pe minut) sau vibraţii (frecvenţe de lucru de 600-4800 cicluri pe minut; depind totuşi de caracteristicile fiecărui compactor dinamic).

134

În cazul compactării prin batere toate utilajele (maiuri, plăci vibrante, ...) au o acţiune dinamică. Utilajele folosite pentru compactarea prin rulare pot avea următoarele caracteristici: - role cilindrice metalice cu feţe netede (lise); - role cilindrice cu proeminenţe (crampoane) sau diferite reliefuri; - pneuri cu suprafaţă netedă; - pneuri cu crampoane sau diverse reliefuri; - mixte: pneuri şi role metalice. Compactoarele pot fi tăvălugi tractaţi sau utilaje autopropulsate (mai folosite).

Fig. 86

135

Compactoarele cu role cilindrice din oţel pot fi lestate cu apă (roţile sunt cilindri goi în ineriorul cărora se poate introduce apă prin nişte orificii cu capace etanşe). În fig. 86 sunt prezentate schematic principalele tipuri de compactoare cu role (roţi ) metalice cu feţe netede (lise) dar schemele sunt în linii mari aceleaşi şi pentru utilaje cu role (roţi) cu crampoane sau reliefuri. Există şi utilaje care combină roţile cu pneuri cu rolele metalice. Crampoanele sau reliefurile de pe rolele compactoarelor se pot prezenta ca în fig. 87.

Fig. 87 Compactoarele cu crampoane, pentru presiunea specifică mare asupra pămâtului, sunt recomandate pentru compactarea primară, de adâncime, a pământurilr coezive (de exemplu, argile plastice) sau a celor cu bulgări. Grosimea straturilor compactate poate merge la 20-80 cm. Crampoanele produc o uşoară afânare a stratului de suprafaţă (pe adâncime de 4-6 cm) şi de aceea este necesar ca compactarea finală (de finisare) să se facă cu un compactor lis (neted). Suprafaţa de lucru a crampoanelor se recomandă de: - 30÷40 cm2 pentru pămâturi argiloase; - 40÷60 cm 2 pentru pământuri nisipoase.

136

Crampoanele trebuie să dea pe terenul compactat următoarele presiuni aproximative: - 7÷15 daN/cm2 pe terenuri argilo-prăfoase; - 15÷40 daN/cm2 pe terenuri argilo-nisipoase; - 30÷60 daN/cm2 pe terenuri argiloase. Compactoarele pe pneuri folosesc ca forţă de lucru presiunea statică dar realizează şi frământarea terenului. Compactoarele cu pneuri lise sunt folosite mai ales la îmbrăcăminţile asfaltice iar cele cu anvelope cu profile, mai ales pentru compactarea umpluturilor de pământ. Acţiunea compactoarelor de acest tip este influenţată şi de presiunea de umflare a pneurilor. Se recomandă valorile din tabelul 13 Tab. 13 Natura pământului care trebuie compactat

Presiunea în pneuri (atm)

Nisipuri

2

Pământuri argilo-nisipoase

3-4

Argile

5-6

137

Fig. 88

Putem folosi compactarea cu pneuri şi la compactarea terenurilor mai umede. Schematic, poziţia roţilor se poate prezenta ca în fig. 88. compactoarele pot fi tractate sau cu propulsie proprie. Compactoarele vibratoare au de obicei role metalice (lise sau cu crampoane) şi pot fi tractate cu tractoare sau pot fi autopropulsate. Sunt de asemenea, utilizate şi compactoare care au un rulou metalic vibrant iar puntea spate este pe pneuri. Sub efectul vibrării se produce o rearanjare a particulelor de sol astfel încât ele să ocupe volumul minim (se produce un fel de curgere în stare vâscoasă). Se pot compacta prin vibrare pământuri foarte diverse: loëss, nisip, pietriş, nisip argilos, piatră spartă, argile şi chiar pământ stabilizat (cu diferite adaosuri stabilizatoare: ciment, …). Compactoarele vibrante au o acţiune foarte energică şi de aceea pot fi mai uşoare şi cu puteri ale motoarelor mai mici decât în cazul compactoarelor statice.

138

Există o gamă largă de compactoare vibrante: - tăvălug vibrator tractat, lis, cu mase între 3-15 t (compactează straturi de teren de 0.5-2.0 m); - tăvălug vibrator tractat cu crampoane (aceeaşi gamă de caracteristici tehnice); - compactor vibrant autopropulsat pe două rulouri (unul sau ambele fiind vibratoare), - compactor vibrant autopropulsat cu un rulou metalic (lis sau cu crampoane) şi puntea din spate cu pneuri. Compactoarele autopropulsate pot avea un rulou director (pentru viraje) sau pot vira dintr-o articulaţie a şasiului (ca la încărcătoarele frontale). Compactoarele vibrante pot realiza grade înalte de compactare cu un număr mai redus de treceri decât cele statice (de obicei 3-5 treceri). Schemele principale de mecanizare a lucrărilor de compactare prin cilindre (rulare) sunt: - schema de mecanizare în zig zag (descrisă şi la alte tipuri de lucrări) se poate aplica la realizarea unor umpluturi lungi şi înguste, unde nu se poate întoarce utilajul (la dus se circulă înainte şi la întoarcere în marşarier); - scheme combinate între cele de mai sus, aplicabile tot la compactarea umpluturilor în spaţii lungi. Compactarea prin batere se aplică de obicei la compactarea unor umpluturi cu suprafeţe mai mici. Se pot utiliza plăci vibrante (a) sau maiuri (b) fig. 89

139

Mai

Placa vibratoare motor

500-3000 kg

excentric

D= 60 - 1,60m

placa

Fig. 89

Fig. 89 Maiurile sunt lăsate să cadă liber de la înălţimi de 0.3-4.0 m. Ridicarea lor se face cu ajutorul unei macarale cu capacitate de ridicare suficientă în raport cu masa maiului folosit. Uneori, în locul maiurilor, pot fi folosite în acelaşi mod plăci grele. Numărul necesar de bătăi (căderi) pe minut scade cu creşterea masei maiului (plăcii) şi poate fi de maxim 50÷60. La fiecare bătaie maiul sau placa grea se deplasează cu 10-150 cm pe orizontală astfel încât la deplasare pe lăţimea amprentei sale să se fi aplicat, pe acelaşi loc, numărul de bătăi prevăzut (3-5 pentru pământuri nisipoase şi 3-7 pentru pământuri argiloase). Numărul optim de bătăi se poate determina experimental, in situ. Modul de lucru cu maiul sau cu placa grea este prezentat în fig. 90.

140

Fig. 90 D- direcţia de deplasare a utilajului; Există în exploatare şi maiuri mecanice care pot fi acţionate (conduse) manual, pentru lucrul în spaţii înguste. Ca şi plăcile vibrante ele se bazează pe forţa pertubatoare produsă de rotirea unui sistem bielă-manivelă cu un motor (cu ardere internă sau electric; vezi fig. 91). Rareori şi pentru volume reduse de umpluturi se poate face şi compactarea cu maiul de mână.

141

Fig. 91 Plăcile vibratoare sunt utilizate de asemenea la compactarea în spaţii înguste şi volume de lucrări reletiv reduse. Vibraţiile plăcilor au frecvenţe mai mari decât cele uzuale pentru maiurile mecanice(400÷500/minut, fig. 90). Se fac de obicei 2-3 treceri dar numărul acestora se poate hotărâ în funcţie de natura, umiditatea terenului şi grosimea stratului de compactat (inclusiv prin experimentare in situ). În exploatare pot fi întâlnite, de asemenea, plăci sau maiuri vibratoare ataşate la echipament tip macara sau excavator. Pentru compactarea terenurilor cu pante mari sau a taluzurilor se pot folosi tăvăluguri tractate (statice sau vibrante; fig. 86- a) de la partea superioară a umpluturii (cu un tractor) sau de la partea inferioară a umpluturii (piciorul taluzului) cu o macara (fig. 92).

Fig. 92 1- troliu, 2- tăvălug, 3- macara, 4- buldozer. 142

Productivitatea compactoarelor care lucrează prin cilindrare (rulare) se poate exprima cu relaţia următoare: Pe =

( B − s) ⋅ h ⋅ v ⋅ K T

[m3/h]

1000 ⋅ n

(80)

în care: B- lăţimea fâşiei compactate la o trecere (m); s = 0.15-0.25 m- suprapunerea fâşiilor vecine compactate; h- grosimea stratului compactat (m); n- numărul de treceri pe aceeaşi suprafaţă; Kt- coeficient de utilizare a timpului de lucru (0.75-0.8). Pentru realizarea unor compactări de finisare (de exemplu la taluze, etc) din formula de mai sus dispare h: Pe =

( B − s) ⋅ v ⋅ K t 1000 ⋅ n

[m2/h]

(81)

(în acest caz productivitatea se va referi la suprafaţa finisată prin compactare). Productivitatea tehnică de exploatare a maiului (plăcii grele) ridicat cu macaraua, în cazul formei pătrate, se poate determina cu relaţia: 60 ⋅ ( L − s ) ⋅ h ⋅ f ⋅ K t Pe = n 2

[m3/h]

(82)

în care: f- frecvenţa de batere (lovituri/min.) L- latura maiului (plăcii; m), conform fig. 93.

143

Fig. 93 S = (L - s)2 – suprafaţa efectivă de lucru. Norma de timp a utilajelor de compactare se exprimă în ore/100m 3. În cazul procesului tehnologic de finisare a unor suprafeţe prin compactare se va discuta de ore/100m2.

3.13 NIVELAREA ŞI TALUZAREA LUCRĂRILOR DE PĂMÂNT

De cele mai multe ori după executarea săpăturilor grosiere este necesară o finisare a suprafeţelor rezultate: - nivelarea suprafeţelor plane şi orizontale sau cu o anumită pantă (redusă, sub 10%); - finizarea taluzelor (taluzare). Prin nivelare se pot compensa denivelări de ±30 cm faţă de cota propusă prin proiect. În indicatoarele de norme de deviz este prevăzută şi operaţia de nivelare manuală, numită politură. Nivelarea mecanizată se poate realiza prin mai multe treceri ale utilajului folosit pe aceiaşi suprafaţă (maxim 3 treceri). Nivelarea mecanizată se poate realiza cu următoarele utilaje:

144

cu buldozer (cu lama poziţionată în planul pe care se deplasează utilajul, pe pneuri sau pe şenile); lama poate fi în poziţia normală sau ca echipament de angledozer); cu buldozer echipat cu lamă tip varidozer (cu articulaţie verticală centrală); cu autogreder sau cu autogreder încărcător cu cupă de încărcător în faţă; (la nevoie se pot utiliza şi gredere tractate). Unele utilaje moderne pot fi dotate cu diferite dispozitive pentru reglarea automată a poziţiei lamei: palpatoare mecanice, hidraulice, electronice sau chiar cu laser (buldozere sau gredere). La nivelare se pot aplica mai multe scheme tehnologice de mecanizare: - scheme circulare; - scheme în zig zag; - scheme circulare aplicate pe două direcţii perpendiculare (implică minim două treceri pe aceeaşi suprafaţă, pe direcţii perpendiculare ; fig. 94); - scheme de lucru cu două utilaje (sau mai multe; fig. 95).

Fig. 94 A- suprafaţa de nivelat; 1- schema circulară pe o direcţie; 145

2- schema circulară pe direcţie perpendiculară.

Fig. 95 U1- primul utilaj de nivelare; U2- al doilea utilaj. Productivitatea tehnică de exploatare a utilajelor de nivelare se exprimă la fiecare tip de utilaj, aşa cum s-a discutat în capitolele anterioare. Ea se exprimă în m2/oră. Norma de timp a acestor utilaje se exprimă în ore /100m2. Taluzarea mecanizată se poate realiza cu următoarele utilaje: - cu autogrederul (vezi poziţii de lucru ale lamei la paragraful despre lucrări de terasamente cu autogrederul); - cu excavator hidrauluic cu cupă inversă (se folosesc nişte cupe speciale, de volum sub 1 m3dar cu lăţime de 2-3 m, care seamănă cu lamele de buldozer de tip cupă de încărcător; fig. 96); - cu maşină universală de săpat, cu braţ telescopic şi cupă lată (ca mai sus). Se pot finisa atât taluze sub planul de staţionare a utilajului (a) şi deasupra acestuia (b). La nevoie braţul excavatorului poate fi dotat cu un prelungitor.

146

Fig. 96

În anumite situaţii, taluzarea se poate încheia prin aplicarea unor soluţii de protecţie: - înierbarea sau brăzdarea; - aplicarea de straturi de pământ stabilizat; - aplicarea de anrocamente sau realizarea de peree de piatră (rostuite sau nerostuite); - realizarea de îmbrăcăminţi din dale de beton sau de beton turnat la faţa locului (de ciment sau asfaltic).

3.14 LUCRĂRI DE SPRIJINIRI

Săpăturile se pot executa în spaţii largi sau în spaţii înguste. Pentru săpăturile în spaţii largi sprijinirea pereţilor (atunci când este necesară) se realizează independent (se aplică fiecărui perete separat). Pentru săpăturile în spaţii înguste sprijinirea pereţilor se face simultan pentru cei doi pereţi faţă în faţă, prin intermediul unor piese numite şpraiţuri sau prin folosirea unor cadre. 147

Şpraiţurile pot fi executate din lemn sau din oţel (şpraiţuri mecanice cu filete stânga-dreapta sau şpraiţuri hidraulice). Cadrele care ţin locul şpraiţurilor pot fi executate din lemn sau din oţel. În funcţie de necesitatea executării unor sprijiniri săpăturile pot fi: nesprijinite sau sprijinite. Se pot executa săpături nesprijinite dacă adâncimea h (formula 83) satisface relaţia următoare sau dacă săpătura se face în taluz şi panta acestuia satisface valorile din tabelul 14. h=

4⋅c η ⋅γ u

[m]

(83)

în care: c- coeziunea pământului (KN/m2); γu- greutatea specifică a pământului (KN/m3); η- coeficient de siguranţă (se recomandă valoarea η = 2).

Fig. 97 Tab. 14 [26] Natura pământului

Panta taluzului (1:m) pentru: b≥3m

b 3 mm. Lungimea de suprapunere a barelor sudate va fi: ls + 20 mm. Pentru toate barele cu d ≥ 25 mm se execută sudare cap la cap în cochilie, în baie de zgură. Înnădirea prin manşoane filetate interior se utilizează la tiranţi a căror lungime este necesar să fie reglabilă dar şi la bare inglobate în beton (de exemplu, la ecluza Uelzen din Germania).

4.3.2.2.Asamblarea armăturilor Asamblarea armăturilor se poate face prin două metode: - prin legarea cu sârmă în atelier sub formă de carcase sau direct pe cofraj sub formă de bare izolate; - prin sudură în atelier sau în fabrici centralizate sub formă de plase şi carcase sudate. Ultima metodă asigură productivitate ridicată şi calitate bună a lucrărilor. Asamblarea armăturilor direct pe cofraj sub formă de bare izolate se foloseşte când nu se dispune de utilaje de ridicat iar carcasele gata confecţionate ar cântării peste 100 de kg. Pentru ca barele montate să-şi menţină poziţia şi forma precum şi distanţa necesară faţă de cofraj, se folosesc bare de repartiţie şi diferite dispozitive,

190

distanţieri, etc. confecţionaţi din metal iar în ultimul timp din material plastic sau mortar. Utilizarea plaselor şi carcaselor sudate prezintă o serie de avantaje: - se pot utiliza eficient oţelurile superioare; - asigură o mai bună conlucrare a armăturii cu betonul; - economii de material ce ajung până la 40%; - eliminarea ciocurilor şi a sârmei de legat; - creşterea productivităţii muncii; - se poate introduce mecanizarea şi automatizarea operaţiilor; - se uşurează controlul calităţii produselor. La unele construcţii industriale grele, la clădiri înalte şi la unele construcţii hidrotehnice se folosesc scheletele portante din armătură rigidă, care au şi rolul de element de susţinere a cofrajului în timpul turnării şi întăririi betonului. Se folosesc carcase spaţiale sudate şi pentru executarea piloţilor turnaţi la faţa locului. Aceste schelete portante se realizează din profile laminate sudate sau nituite. Se realizează astfel importante economii de material lemnos şi se industrializează lucrările de construcţii.

4.4 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE PREPARARE A BETONULUI

Se au în vedere următoarele normative : SREN 206-1 / 2002, SR 13510 / 2006 şi CP 012 / 2007

191

Betoanele utilizate la executarea lucrărilor de construcţii sunt materiale de construcţii alcătuite în general dintr-un amestec de agregate, ciment, apă, o serie de alte materiale de adaos şi aditivi ( acceleratori de priză, plastifianţi,etc.) Betoanele sunt de o mare diversitate, în funcţie de mai mulţi factori: - după tipul construcţiei: betoane pentru baraje de greutate, stăvilare, galerii, conducte,canale, structuri de rezistenţă, etc.; - după zona de construcţie: betoane pentru zona exterioară (de parament), betoane pentru zona interioară (de interior), betoane pentru fundaţii, căptuşeli, etc.; - după natura şi mărimea solicitărilor: pentru solicitări statice, dinamice, termice, infiltraţii, îngheţ-dezgheţ, etc. Pentru a corespunde diverselor situaţii ce apar în exploatare este necesar ca betoanele să îndeplinească următoarele condiţii: - să aibă rezistenţă mecanică corespunzătoare efortului la care este supus; - să fie impermeabile; - să aibă durabilitate mare, rezistenţă la îngheţ-dezgheţ, rezistenţă la acţiunea apelor de infiltraţie sau agresive, rezistenţă la acţiunea de uzură (coroziune, cavitaţie); - să asigure caracterul de monolit, adică să nu prezinte fisuri şi goluri în corpul construcţiei; - să-şi păstreze constante în timp proprietăţile fizico-mecanice. Aceste condiţii se pot asigura prin utilizarea unor materiale de bună calitate şi prin folosirea unor tehnologii adecvate de pregătire a agregatelor, preparare, transport, turnare a betonului şi tratarea acestuia după turnare.

192

4.4.1

TEHNOLOGIA

LUCRĂRILOR

DE

PREGĂTIRE

A

MATERIALALOR PENTRU PREPARAREA BETOANELOR

Materialele utilizate pentru prepararea betoanelor sunt: a)

Apa

(SREN

1008/2003)-

care

trebuie

să

fie

de

calitate

corespunzătoare, fără suspensii mâloase, fără săruri minerale concentrate, fără acizi sau baze dizolvate în ea. În ordinea calităţii, este bună pentru prepararea betonului: apa folosită, apa de pâraie şi izvoare naturale, apa din râuri şi lacuri. Se admite şi apă tehnologică recuperată. b) Cimentul (SR 388/95, SR 1500/96, SR 3011/96) - este un amestec de silicaţi de calciu, aluminiu şi fier, obţinut prin clincherizarea materiei prime (14500C) şi apoi prin măcinarea extrem de fină, împreună cu diverse adaosuri, a clincherului. Cimentul este foarte higroscopic (inclusiv faţă de vaporii de apă din atmosferă) şi deci trebuie păstrat în spaţii închise, ferit de umezeală şi trebuie folosit în termen de 6 luni de la fabricaţie. Condiţiile ce se impun betoanelor pot fi satisfăcute prin alegerea corespunzătoare a compoziţiei chimice şi mineralogice a cimentului folosit la prepararea lor. Astfel, pentru betoane se folosesc următoarele tipuri de cimenturi: - pentru betoanele masive se utilizează cimentul Portland, cu căldura de hidratare redusă (cu adaosuri; H I 32,5,…, H II A-S 32,5, H III A 32,5, H III BS 32,5); - pentru betoane supuse la îngheţ-dezgheţ se folosesc cimenturi Portland unitare, fără adaosuri (I 32,5, I 42,5; I 52,5, I 32,5R, …); - pentru betoane hidrotehnice la zi se folosesc cimenturi unitare şi cu adaos de zgură (II AS 32,5;…);

193

- pentru betoanele din subteran se foloseşte ciment compozit (clasa V), ciment cu adaos de zgură de furnal, etc.; - pentru betoanele care necesită o priză rapidă se folosesc cimenturile unitare I 32,5R; I 42,5R; I 52,5R, - pentru betoanele care lucrează în mediu marin sau în mediu agresiv chimic se folosesc cimenturi unitare sau cimenturi rezistente la sulfaţi (SR I 32,5, SR II A-S 32,5,…). În general, cimenturile trebuie să îndeplinească multe condiţii de calitate care se controlează în mod riguros. Acest control necesită aparatură specială şi se efectuează în laboratoarele de şantier de către personal calificat. c) Agregatele (SREN 1324272003) Prin agregate se înţelege totalitatea materialelor de natură minerală, provenite din depozite aluvionare sau din sfărâmarea rocilor, cum sunt nisipul, pietrişul, balastul, piatra spartă, etc. Ele se extrag din balastiere şi cariere. Agregatele se împart în două grupe mari: - nisipurile, având diametrul particulelor cuprins între 0 mm şi 8 mm; - agregatele grosiere, (pietrişul, piatra spartă), cu diametrul particulelor cuprins între 8 - 63 mm şi bolovanii sau piatra spartă mare, până la 125 mm. Nisipurile se împart la rândul lor în următoarele sorturi: 0-1 mm; 1-2 mm, 2-4 mm şi 4-8 mm. Conţinutul în părţi levigabile (argilă, humus, sulfaţi, etc.) nu trebuie să depăşească 0.5%-2% din masa nisipului, iar partea mai fină de 0,125 mm să nu depăşească 2-7% din masa nisipului. Agregatele grosiere se sortează în mod uzual în următoarele fracţiuni: 816 mm (se numeşte mărgăritar); 16-31,5 mm; 31,5-63 mm şi 63-125 mm 194

(există şi ciururi cu dimensiuni intermediare ale ochiurilor, ochiurile având formă pătrată). Proporţiile în care trebuie să se găsească nisipul şi agregatele grosiere în masa betonului diferă în funcţie de rezistenţa la care trebuie să ajungă betoanele după întărire. Aceste proporţii se redau pentru fiecare clasă de beton prin curbele granulometrice din normativele amintite, în funcţie de granula maximă de agregat avută în vedere. Dimensiunea granulei maxime a agregatului se stabileşte în funcţie de dimensiunile caracteristice ale elementelor de construcţie, respectându-se condiţiile de la betonul armat Φmax≤ 1/4 D Φmax≤ d - 5mm

(97)

Φmax≤ 1,3 c unde: D - dimensiunea cea mai mică a elementului structural; d - distanţa între barele de armătură; c - stratul de acoperire cu beton a armăturii. În figura 123 se redau aceste curbe granulometrice pentru un agregat 031,5 mm. Trebuie de asemenea respectat şi raportul apă/ciment care pentru betoanele uzuale este cuprins între 0,5-0,65. Pentru betoane se recomandă folosirea agregatelor cu următorele dimensiuni maxime ale granulelor: - la betoane masive, 63-125 mm; - la betoane hidrotehnice uzuale 63-80 mm;

195

- la betoanele folosite în subteran sau la zi, puse în operă cu ajutorul pompelor de beton, 20-31,5 mm; - la betoane de înaltă rezistenţă, 12-16 mm (sau chiar betoane de nisip); - la şpriţ-beton, 16 mm; - la torcret, 8 mm; - la tencuieli, 2-8 mm; - la scliviseli, ciment fără agregate sau cu nisip sub 1 mm.

1 – zonă defavorabilă; 2 – zonă utilizabilă; 3 – zonă favorabilă; 4 – zonă favorabilă pentru compoziţie granulometrică discontinuă; 5 – zonă defavorabilă Fig. 123 Curbele granulometrice pentru agregate 0-31,5 mm

d) Aditivii

196

Aditivii sunt produse care adăugate la prepararea betoanelor şi mortarelor au ca efect îmbunătăţirea unor caracteristici ale acestora în stare proaspătă şi în stare întărită. Aditivii pot fi utilizaţi sub formă de soluţie şi atunci cantitatea de apă corespunzătoare proporţiei optime se adaugă în apa de amestecare sau pot fi utilizaţi sub formă de pulbere, în care caz aditivul se amestecă în prealabil cu cantitatea de ciment. Aditivii, în funcţie de efectul principal, pot fi clasificaţi astfel: - reducători sau super reducători de apă; - antrenori de aer - măresc durabilitatea betonului, influenţând gradul de impermeabilitate; - întârzietori de priză; - acceleratori de priză şi întărire sau antigel, pentru betonare pe timp friguros; - impermeabilizatori; - plastifianţi, superplastifianţi şi hiperplastifianţi.

4.4.1.1 Tehnologia executării lucrărilor de concasare a agregatelor Agregatele extrase din cariere şi balastiere, de cele mai multe ori nu îndeplinesc condiţiile impuse în execuţia lucrărilor de construcţii, fiind deci necesară o prelucrare prealabilă a lor. Prelucrarea constă dintr-o sortare şi spălare a agregatelor naturale, respectiv din concasarea, sortarea şi spălarea agregatelor obţinute pe cale artificială din roci dure.

197

Concasarea reprezintă operaţiile de sfărâmare şi măcinare a agregatelor extrase din cariere şi balastiere, până la gradul de mărunţire cerut de prepararea betoanelor, a şpriţ-betonului sau a torcretului. Această operaţie se execută cu ajutorul concasoarelor. O caracteristică importantă a concasoarelor este gradul de sfărâmare a pietrei care reprezintă raportul dintre diametrul maxim al pietrei introdu-se în concasor (D max) şi diametrul maxim al pietrei concasate (dmax). Gradul de sfărâmare se poate calcula cu relaţia: ks =

Dmax d max

(98)

Concasoarele se împart în funcţie de principiul de funcţionare în următoarele grupe principale: - concasoare cu fălci; - concasoare cu conuri (sau giratorii); - concasoare cu valţuri; - concasoare (mori) cu ciocane; - concasoare sau mori cu bile.

198

Fig. 124Principiul de funcţionare al concasorului cu fălci

Concasoarele cu fălci realizează sfărâmarea materialului prin strivire între o falcă fixă şi una mobilă. Se deosebesc concasoare cu oscilaţie simplă (fig.124) la care materialul este sfărâmat prin apropierea şi îndepărtarea periodică a două fălci şi concasoare cu oscilaţie compusă- numite şi concasoare granulate la care falca mobilă pe lângă mişcarea de apropiere execută şi o mişcare de translaţie de sus în jos ajutând astfel la înaintarea şi sfărâmarea materialului. Pentru concasoarele cu fălci ks = 6. Au dezavantajul că materialul concasat nu este omogen din punct de vedere al granulaţiei. De aceea aceste concasoare se utilizează în instalaţiile de concasare drept concasoare primare. Concasoarele cu conuri (rotative sau giratorii)- sfărâmă materialul prin rotirea excentrică a unui trunchi de con mobil în onteriorul unui trunchi de con fix (fig.125). Au avantajul unui lucru continuu şi al uniformităţii materialului concasat. În staţiile de concasare se utilizează de obicei la a doua concasare. 199

Fig. 125 Principiul de funcţionare al concasorului cu conuri

În concasoarele cu valţuri (fig. 126) materialul este concasat între două valţuri orizontale de diametru 50-60 cm, care se rotesc în sens contrar. Unul din valţuri se roteşte în lagăre fixe iar celălalt în lagăre glisante, legate cu arcuri de amortizare, care feresc concasorul de distrugere în cazul când pătrund materiale prea dure între valţuri. Concasoarele cu valţuri se utilizează la concasarea mijlocie şi măruntă.

Fig. 126 Principiul de funcţionare al concasorului cu valţuri 200

Fig. 127 Principiul de funcţionare al concasorului cu ciocane Concasoarele (morile) cu ciocane (fig. 127) sparg materialul prin impactul produs de o serie de ciocane aflate în mişcare de rotaţie. Concasoarele (morile) cu bile (fig.128) se folosesc pentru sfărâmarea materialelor cu rezistenţă mecanică redusă. Sfărâmarea se realizează prin ciocnirea materialului cu bile metalice. Au dezavantajul că rezultă într-un procent mare particule cu dimensiuni mai mici de 0.1 mm. Utilaje asemănătoare se folosesc şi la măcinarea cimentului.

201

Fig. 128 Principiul concasorului cu bile

4.4.1.2 Tehnologia lucrărilor de sortare şi spălare a agregatelor Sortarea agregatelor Pentru separarea diferitelor fracţiuni din materialul rezultat în urma concasării pietrei şi a balastului extras din balastiere, se utilizează de obicei metoda de separare mecanică, cu ajutorul ciururilor. Acestea pot fi cu o sită sau mai multe, cu dimensiuni ale ochiurilor conforme normativului pentru agregate, amintit mai sus. Coeficientul de calitate al cernerii se determină cu relaţia: ε=

g1 g − g2 g = =1− 2 g g g

(99)

unde: g = greutatea materialului care se cerne; g1 = greutatea materialului care a trecut prin sită;

202

g2 = greutatea materialului care a rămas pe sită. Din punct de vedere constructiv, ciururile pot fi cilindrice, având ε = 0.6, ciururi cu inerţie cu ε = 0.8-0.98 şi ciururi cu excentric având ε = 0.8-0.98. Ciururile cilindrice sunt folosite pentru sortarea materialelor cu dimensiuni mijlocii (16-63 mm). Datorită construcţiei lor simple sunt folosite în mod curent. Ciururile cilindrice constau dintr-o manta cilindrică (1) din tablă perforată, orificiile fiind amplasate pe zone. În interior există un agitator (2). Ciurul este pus în mişcare printr-un mecanism de rotaţie. La rotirea tobei materialul din interior este antrenat în sus pe pereţii cilindrului şi la o anumită înălţime începe să alunece în jos deplasându-se concomitent spre ieşire datorită înclinării tobei cu 3°-7°. Pentru ca sortarea să fie eficientă, turaţia tobei se recomandă să fie în domeniul:

8 14 n〈〈 R R

(100)

R = raza tobei ciurului în m. Materialul sortat care trece prin orificiile ciurului este colectat pe fracţiuni.

203

Fig. 129 Schema ciurului cilindric rotativ

Ciururile vibratoare sunt folosite pentru sortarea materialelor cu dimensiuni cuprinse între 0-125 mm.

Fig. 130 Schema ciurului plan inerţial

204

După modul de acţionare, ciururile vibratoare pot fi cu impulsuri, cu inerţie, cu excentric şi electrovibratoare. Ciurul plan inerţial este format din sitele (1) montate pe batiul (2) care este antrenat de arborele (3) pe care se găsesc discurile cu greutăţi excentrice (4) şi volantul (5). Sistemul se sprijină pe arcurile (6) şi este antrenat de motorul (7). Ciururile cu excentric sunt folosite pentru sortarea materialelor mici şi mijlocii. Sunt alcătuite din batiul sitei (1), arcurile de sprijin (2), volantul (3), arborele cotit (4) şi lagărele fixate pe batiul sitei (5).

Fig. 131 Schema ciurului cu excentric 1-sita, 2-arcuri de sprijin, 3- volant, 4-arbore cotit, 5-batiul sitei

Ciururile plane vibratoare au o serie de avantaje faţă de ciururile rotative, şi anume: - execuţie mai simplă şi înlocuirea sitelor mai uşoară; - necesită putere a motorului mai mică; - sunt uşoare şi ocupă un spaţiu redus; - întreaga suprafaţă a sitei este folosită simultan; - cernerea este mai bună datorită vibrării.

205

La şantierele situate în apropierea balastierelor sau carierelor se pot folosi eficient instalaţiile mobile de concasare-sortare, alcătuite dintr-un cadru remorcă pe patru roţi, un motor Diesel, un concasor cu fălci, ciur cilindric rotativ cu trei compartimente şi transportor cu bandă pentru alimentarea concasorului. Poate avea o productivitate de câţiva m3/oră.

Spălarea agregatelor Spălarea agregatelor este o operaţie care se impune atunci când acestea sunt obţinute direct din balastiere sau ca produse rezultate prin concasare şi sunt amestecate cu alte materiale (argile, pământ, etc.). În cazul când conţinutul de impurităţi nu este prea mare, agregatele se spală cu apă, chiar în timpul sortărilor. În acest caz apa este distribuită în mod uniform sub presiune pe suprafaţa ciurului, cu ajutorul unor duze montate pe conducta de aducţiune a apei. În cazurile când volumul de impurităţi este mare şi acestea sunt greu separabile, atunci spălarea se efectuează în maşini speciale de spălat. Acestea pot fi de mai multe tipuri: cu tobă cilindrică rotativă, cu jgheab metalic şi melc, cu tobă cilindrică cu palete. Materialele care se spală se deplasează contra curentului de apă, fiind antrenate fie de toba în mişcare de rotaţie, fie de melc sau axul cu palete. Datorită frecării dintre particule, între particule şi apa de spălare sau între particule şi organele de antrenare a lor (axe cu palete,...), se produce desprinderea impurităţilor de pe material. Materialul spălat este colectat cu ajutorul unor jgheaburi, iar apa cu impurităţi este evacuată din maşina de spălat. Consumul de apă necesar pentru spălarea agregatelor depinde de gradul de impuritate al acestora şi variază în limitele 1.5-3 m 3 de apă pentru 1 m3 de apă care se spală.

206

În cadrul fabricilor de betoane se folosesc instalaţii complexe pentru spălarea agregatelor, cu productivităţi ridicate. Schemele calitative ale procesului tehnologic de îmbunătăţire a calităţii agregatelor sunt prezentate mai jos.

Fig. 132 Schema calitativă a unei staţii de concasare-sortare cu o singură treaptă

Fig. 133 Schema calitativă a unei staţii de concasare-sortare cu două trepte 207

Fig. 134 Schema calitativă a unei staţii de concasare-sortare cu trei trepte

Fig. 135 Schema calitativă a unei staţii de concasare, sortare şi spălare

208

Clasorul hidraulic execută atât separarea nisipului de apa murdară cât şi o sortare a nisipului prin sedimentare.

4.5 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE PREPARARE A BETONULUI

Executarea lucrărilor de construcţii necesită importante cantităţi de beton, ceea ce justifică prepararea mecanizată a acestuia. Proprietăţile fizico-mecanice ale betoanelor depind de cantitatea şi calitatea liantului întrebuinţat, de raportul apă/ciment, de agregate, de aditivi, de adaosuri şi de de o serie de alţi factori, printre care foarte important este amestecul corespunzător al componentelor. Această operaţie se face pe cale mecanică cu ajutorul malaxoarelor (betonierelor). Aceste maşini se pot clasifica după următoarele criterii: a) După modul de funcţionare, se disting: - maşini cu funcţionare ciclică (periodică), la care încărcarea materialului în organul de lucru (tobă) se face în şarje separate, numai după ce s-a efectuat descărcarea amestecului preparat anterior. Sistemul prezintă avantajul că se asigură dozarea corectă a componentelor pentru fiecare încărcătură şi un amestec destul de omogen, într-un interval de timp precis stabilit. - maşini cu funcţionare continuă, la care fazele de încărcare, amestecare şi descărcare se desfăşoară în mod continuu. Sistemul are dezavantajul că nu se poate asigura un dozaj foarte exact al componentelor şi nu se poate realiza o omogenitate constantă a amestecului dar, datorită faptului că betoniera este condusă de un calculator de proces, este controlată automat umiditatea agregatelor si se reglează astfel cantitatea de apă de amestecare. Într-o astfel de instalaţie se prepară o singură clasă de beton pentru un interval mai lung de timp, atunci când lucrarea executată solicită acest lucru. 209

b) După felul în care se realizează amestecul, se deosebesc: - maşini prin amestecare prin cădere liberă a componentelor; - maşini cu amestecare forţată. Maşinile folosite pentru prepararea amestecurilor poartă denumirea de malaxoare. Dacă sunt utilizate în special la prepararea betoanelor sunt cunoscute în practică sub denumirea de betoniere.

4.5.1 TEHNOLOGIA EXECUTĂRII LUCRĂRILOR DE PREPARARE A BETOANELOR CU MALAXOARE CU ACŢIUNE PERIODICĂ ŞI AMESTECARE PRIN CĂDERE LIBERĂ

Malaxoarele cu acţiune periodică care execută amestecarea prin cădere liberă (fig. 136) sunt alcătuite dintr-o tobă rotativă (1), prevăzută pe pereţii interiori cu mai multe palete. În timpul rotirii tobei, materialele (3) din interior sunt ridicate de palete până la o anumită înălţime, de unde alunecând de pe palete, cad din nou peste materialele aflate la partea inferioară ce vor fi antrenate şi ele de alte palete, realizându-se astfel amestecul.

Fig. 135 Schema de funcţionare a malaxorului cu cădere liberă 1-tobă, 2-palete, 3-amestec, 4-role de antrenare 210

Aceste utilaje au o construcţie relativ simplă, dar nu pot asigura prepararea corespunzătoare a betoanelor vârtoase, fiind folosite în special pentru prepararea betoanelor plastice. Principalele tipuri de malaxoare care lucrează pe acest principiu sunt următoarele: 1. Malaxorul cu ax înclinat şi tobă basculantă

Fig. 136 Schema constructivă a unui malaxor cu toba basculantă

Acest malaxor este alcătuit dintr-o tobă (1) de 50-180 l care se sprijină pe osia (axul) (2) fixată pe traversa (3), cadrul (4), sprijinit pe roţile (5), maneta (6), pinionul (7) şi coroana dinţată (8) montată pe tobă. Procesul de lucru decurge astfel: după încărcarea tobei cu materialele componente conform reţetei pentru marca de beton, toba, al cărui ax este

211

înclinat cu circa 20° faţă de planul orizontal, este pusă în mişcare de rotaţie cu ajutorul unui motor electric. În timpul rotirii, paletele din interior antrenează componentele realizând astfel amestecul prin cădere liberă. După prepararea betonului, cu ajutorul manetei (6) se înclină toba cu orificiul de încărcare în jos şi se descarcă betonul. Aceste malaxoare se utilizează în general pentru lucrări cu volume reduse de betoane. 2. Malaxorul reversibil nebasculant

Fig. 137 Schema constructivă a unui malaxor reversibil nebasculant

Se compune din trenul de rulare (1) pe pneuri, şasiul metalic (2), toba dublu tronconică (3) cu capacitatea cea mai întâlnită de 250 l şi 500 l, nebasculantă, schipul de încărcare (4) şi calea de rulare (5).

212

Acest tip de malaxor are avantajul că are încorporată din construcţie instalaţia de încărcare cu agregate şi ciment (schipul). Schipul este acţionat de un motor electric. În poziţia inferioară se încarcă iar în poziţia superioară se descarcă automat prin basculare sau prin golire de fund. În timpul amestecării toba se roteşte şi paletele elicoidale din interior ajută la omogenizarea amestecului prin cădere liberă. Descărcarea betonului se face prin inversarea sensului de rotaţie al tobei. Productivitatea malaxorului este de circa 5-10 m3/h. 3. Malaxorul dublu-tronconic basculant

Fig. 138 Schema constructivă a unui malaxor dublu-tronconic basculant

Acest tip de malaxor este utilizat la fabricile de beton cu productivitate mare, pentru prepararea betoanelor cu agregate mari.

213

Este format din toba (1) care sprijină pe traversa (2) prin intermediul unor role de susţinere şi cadrul metalic (3). Rotirea se realizează cu un motor electric prin intermediul coroanei dinţate (4) fixată pe tobă. Bascularea se execută cu ajutorul cilindrului hidraulic de forţă (5) Procesul de amestecare este favorizat de prezenţa în interiorul tobei a 12 palete de formă specială asigurând o amestecare mai bună faţă de celelalte malaxoare cu cădere liberă. Capacitatea tobei dublu-tronconice poate fi cuprinsă între 500 şi 3200 l, iar productivitatea de exploatare între 8.5 m3/h şi 55 m3/h. ÎN general, productivităţile betonierelor depind de tipul de beton preparat şi deci de timpul de malaxare. 4.5.2 TEHNOLOGIA EXECUTĂRII LUCRĂRILOR DE PREPARARE A BETOANELOR CU MALAXOARE CU ACŢIUNE PERIODICĂ ŞI AMESTECARE FORŢATĂ

Malaxoarele cu acţiune periodică şi amestecare forţată sunt alcătuite în principiu dintr-o cuvă (1) în interiorul căreia se rotesc unul sau doi arbori verticali (2) sau orizontali (3), prevăzuţi cu palete (4).

214

Fig. 139 Scheme de principiu ale malaxării forţate În timpul rotirii arborilor, paletele antrenează particulele de material din cuvă, realizând astfel omogenizarea amestecului. Acest tip de malaxoare sunt folosite pentru prepararea betoanelor vârtoase, a mortarelor şi a amestecurilor astfaltice. Pe şantier, cantităţi reduse de mortare se prepară, după acelaşi principiu, cu palete mixer fixate intr-o bormaşină, amestecul realizându-se intr-un recipient de volum potrivit (găleată, butoi,...). După modul de deplasare a paletelor de amestecare malaxoarele cu ax vertical se împart în: - malaxoare în echicurent; - malaxoare în contracurent; - malaxoare planetare; - turbomalaxoare; - malaxoare turboplanetare. 215

1) Malaxoarele în echicurent

Fig. 140 Schema malaxorului în echicurent

Aceste malaxoare sunt caracterizate prin faptul că atât arborele cu palete (1) cât şi cuva (2) de amestecare se rotesc în acelaşi sens, cu viteze diferite, arborele cu 40 rot/min iar cuva cu 20 rot/min. Materialele introdu-se în cuvă sunt amestecate prin coborârea axului cu palete în cuvă. După terminarea procesului de amestecare, se ridică arborele cu palete şi prin bascularea cuvei se descarcă betonul. Capacitatea cuvei este, de obicei, de 250 l. 2) Malaxoarele în contracurent

216

Fig. 141 Schema malaxorului în contracurent

Malaxoarele în contracurent se caracterizează prin faptul că cuva de amestecare (1) se roteşte într-un sens, iar arborii verticali cu palete (2) se rotesc în sens contrar. La acest tip de malaxor, încărcarea materialelor se face pe la partea superioară, iar descărcarea prin partea centrală inferioară. 3) Malaxoarele planetare

217

Fig. 142 Schema malaxorului planetar

Sunt alcătuite din cuva fixă (1), suportul rigid (2) montat pe un arbore vertical şi axele cu palete (3) care se rotesc împreună cu suportul în jurul arborelui şi în acelaşi timp în jurul axei proprii. Materialele încărcate pe la partea superioară a cuvei sunt amestecate energic de palete, fiind descărcate după omogenizare pe la partea inferioară a cuvei. Capacitatea cuvei este cuprinsă între 250-500 l, iar productivitatea între 6,6 m3/h şi 40 m3/h. 4) Turbomalaxoarele Sunt utilizate în special pentru prepararea betoanelor vârtoase de bună calitate. Turbomalaxoarele sunt alcătuite din cuva fixă (1), cilindrul de tablă (2) care elimină zona centrală în care malaxarea ar fi minimă, rotorul (3) pe care sunt fixate elastic paletele de amestecare (4) şi paletele (5) şi (6) pentru răzuirea cuvei. Dispunerea paletelor de amestecare la diferite distanţe de axa rotorului, precum şi asigurarea unor unghiuri de înclinare atât în plan orizontal cât şi 218

vertical, realizează o amestecare foarte intensă a materialelor care se încarcă pe la partea superioară a cuvei. Betonul preparat se descarcă pe la partea inferioară prin deschiderea unui sector circular.

Fig. 143 Schema constructivă a turbomalaxorului

Având calităţi deosebite turbomalaxoarele au o largă răspândire. În mod curent se folosesc două tipuri, cu capacitatea cuvei de 250 l şi productivitatea de 6.6 m3/h şi cu capacitatea de 500 l şi productivitatea de 13.2 m3/h. Productivitatea malaxoarelor cu acţiune ciclică (periodică) se determină cu relaţia: P=

3.6 ⋅ V ⋅ K b ⋅ K t Tc

[m3/h]

(101)

unde: V = volumul cuvei malaxorului, în litri; Kb = coeficientul de obţinere a betonului; reprezintă raportul dintre volumul unei şarje de beton şi volumul cuvei; 219

Kb = 0.65-0.70; Kt = coeficient de utilizare a timpului de lucru; Kt = 0.85; Tc = timpul unui ciclu (s); se stabileşte cu relaţia: TD = tî + ta + td + tr

[s]

(102)

unde: tî = timpul de încărcare; ta = timpul de amestecare (depinde de betonul preparat; de obicei 90-120 secunde); td = timpul de descărcare; tr = timpul de revenire a cuvei în poziţia de lucru.

4.5.3 TEHNOLOGIA EXECUTĂRII LUCRĂRILOR DE PREPARARE A BETONULUI CU MALAXOARE CU ACŢIUNE CONTINUĂ

Malaxoarele cu acţiune continuă sunt utilaje pentru prepararea betonului cu o productivitate mare dar cu o precizie mai scăzută în dozarea componentelor şi reglarea timpului de amestecare. Cele duoă principii de amestecare, prin cădere liberă şi prin amestecare forţată, sunt folosite şi la aceste utilaje. 1. Malaxorul cu acţiune continuă şi amestecare prin cădere liberă Este alcătuit din toba (1) prevăzută pe partea interioară cu palete de amestecare (7), buncărul de alimentare (2), rolele de susţinere şi ghidare (3) şi (4), motorul electric (5) şi reductorul de turaţie (6). Operaţiile de încărcare, amestecare şi descărcare se execută neîntrerupt. Dimensiunile tobei (lungimea 4 m şi diametrul 1.6 m) asigură omogenizarea amestecului în timpul traversării tobei de către componente, de la încărcare până

220

la descărcare. Un alt model este prezentat la paragraful referitor la fabrici de beton.

Fig. 144 Schema constructivă a malaxorului cu acţiune continuă şi amestecare prin cădere liberă

2. Malaxoarele cu acţiune continuă şi amestecare forţată sunt alcătuite dintr-o cuvă şi doi arbori orizontali cu palete care se rotesc în sensuri contrare. Datorită modului de dispunere a paletelor pe arbori, în timpul mişcării de rotaţie acestea realizează amestecarea componentelor în timpi relativ scurţi. Acest tip de malaxoare sunt folosite pentru prepararea betoanelor plastice sau vârtoase care conţin agregate cu dimensiunea maximă de 63 mm.

4.5.4 TEHNOLOGIA PREPARĂRII BETONULUI ÎN FABRICI DE BETOANE

221

Prepararea betoanelor în fabrici centralizate asigură controlul permanent şi riguros al calităţii betoanelor şi reducurea preţului de cost al acestora. Pentru volume mici de betoane se utilizează de obicei staţii mobile de preparare a betonului care sunt montate la diferite puncte de lucru. Pentru volume mari de betoane, situaţie caracteristică şantierelor de construcţii hidrotehnice, se folosesc instalaţii fixe, care alcătuiesc fabrici de betoane, dotate cu maşini şi utilaje pentru încărcarea şi cântărirea materialelor componente, prepararea betonului şi descărcarea în mijloacele de transport. Fabricile de beton pot livra beton proaspăt (sub formă de pastă) sau beton în amestec uscat. Există şi fabrici de beton care deservesc mai multe şantiere sau fabrici ale unor producători independenţi, care au drept activitate livrarea de beton ca marfă. În funcţie de schema de organizare a utilajelor, se deosebesc fabrici într-o singură treaptă şi fabrici în două trepte. Aceste tipuri de fabrici sunt dotate cu malaxoare cu acţiune periodică. 1. Fabricile de betoane într-o singură treaptă sunt de tip staţionar. În fig. 145 este redată schema de organizare a unei fabrici de beton într-o singură treaptă. Pentru prepararea betoanelor cu agregate mari utilizate la construcţiile de baraje, fundaţii, etc. se folosesc fabrici de beton într-o singură treaptă automatizate, dotate cu 2-4 malaxoare dublu troconice basculante, de mare capacitate.

222

Fig. 145 Schema de organizare a unei fabrici de beton într-o singură treaptă

Fig. 146 Schema de organizare a utilajelor şi procesului tehnologic de preparare a betonului într-o fabrică de beton de mare productivitate, într-o singură treaptă

223

Buncărele pentru agregate şi ciment sunt în general metalice. Dozarea elementelor componente se poate face în volum sau în greutate. La dozarea volumetrică se impune efectuarea periodică a unui control al dozei prin cântărire, deoarece se pot schimba între timp unele caracteristici cum sunt umiditatea, gradul de afânare, etc. Pentru betoane peste clasa C12/15 se face numai dozare gravimetrică (prin cântărire) pentru a se asigura caracteristicile superioare ce se impun acestor betoane. Schema tehnologică a fabricii de beton într-o singură treaptă este în întregime automatizată. 2. Fabricile de beton în două trepte au avantajul unei înălţimi constructive mai reduse. Ele se pot întâlni şi în variante semimobile sau mobile.

Fig. 147 Schema de organizare a unei fabrici de beton în două trepte

224

La prepararea betoanelor după schema tehnologică în două trepte, se realizează în prima etapă amestecul materialelor componente uscate şi în etapa a doua amestecarea lor cu apa şi aditivii în interiorul unui turbomalaxor sau întrun malaxor dublu tronconic basculant de mare capacitate. Fabricile de beton în două trepte sunt semimobile sau mobile şi au productivităţi mai reduse decât cele într-o singură treaptă. Ele au gabarite reduse şi se pot deplasa uşor de la un şantier la altul.

3. Fabrici de beton cu malaxoare cu acţiune continuă În ultimul timp au fost create linii tehnologice de preparare a betonului cu malaxoare cu acţiune continuă, care au condus la mărirea producţiei. Procesul tehnologic de preparare continuă a betonului se poate realiza în două variante: • în prima variantă - componentele solide sunt dozate separat şi aduse în mod continuu de către un transportor cu bandă în malaxor unde se amestecă cu apa şi aditivii şi formează betonul, care este descărcat în mijlocul de transport prin intermediul buncărelor tampon; • în varianta a doua – cimentul, aditivii şi apa sunt dozate separat; apoi acestea sunt amestecate cu agregatele într-un malaxor cu palete. Betonul astfel preparat este descărcat într-un mijloc de transport sau într-o pompă de beton. Utilizarea fabricilor de beton în flux continuu este eficientă şi se recomandă pentru situaţiile când se prepară o singură clasă de beton pe o perioadă mai îndelungată. Amplasarea fabricii de beton se face în funcţie de dispunerea obiectivelor ce deţin ponderea în privinţa consumului de beton şi distanţele de transport.

225

Fig. 148 Schema procesului tehnologic de preparare continuă a betonului - Varianta I

Fig. 149 Schema procesului tehnologic de preparare continuă a betonului - Varianta II

226

În principiu, alegerea soluţiei optime privind tipul de fabrică de beton se face pe baza următoarelor criterii: - necesarul de beton desfăşurat pe perioada de funcţionare a fabricii; - productivitatea orară şi zilnică a fabricii; - regimul de lucru (nr. schimburi/zi şi nr. ore/schimb); - modul în care se execută transportul betonului preparat de fabrică, până la locul de punere în operă; - clasele de beton care trebuie fabricate (clasele ridicate cer agregate cu funcţionare ciclică), - ar putea fi exploatate şi fabrici mixte (cu betoniere cu funcţionare ciclică şi cu funcţionare continuă)

4.6 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE TRANSPORT AL BETONULUI

Operaţia de transport a betonului de la staţia de malaxare la locul de punere în operă va trebui să îndeplinească următoarele condiţii: a) În timpul operaţiilor de transport sau manipulare să fie evitată segregarea betonului, fenomen care este favorizat de şocuri şi vibraţii. În cazul în care, cu toate măsurile luate, se constată că betonul s-a segregat, se impune reamestecarea acestuia. b) Să se păstreze compoziţia iniţială a betonului prin evitarea scurgerii laptelui de ciment datorită neetanşeităţii mijloacelor de transport şi prin evaporarea apei de amestecare.

227

c) În vederea evitării începerii prizei betonului, înaite de punerea sa în operă, este necesar ca durata operaţiilor de încărcare, transport şi descărcare să se înscrie în limitele stabilite de normative în funcţie de temperatura amestecului de beton şi de tipul de ciment folosit. Durata maximă de transport a betonului cu autoagitatoarele este dată în tabelul 17. Tab. 17 Temperatura betonului

Durata maximă de transport (minute)

proaspăt (0C)

Ciment clasa 32,5

Ciment clasa ≥ 42,5

10 – 30

50

35

Sub 10

70

50

În cazul transportului cu autobasculanta durata maximă de transport se reduce cu 15 minute faţă de datele din tabel. d) Să permită realizarea unui grad cât mai înalt de mecanizare. Avantajele economice ale preparării betonului în fabrici centrale pot fi puse în valoare numai în cazul în care se utilizează mijloace de transport corespunzătoare. Transportul betonului pe orizontală Transportul betonului la distanţe mai mari de 500 m se poate efectua în două moduri: - cu automalaxoarele de; - cu autoagitatoarele. În cazul distanţelor de transport mai mici de 10 km se recomandă pentru transportul betonului proaspăt să se folosească autoagitatoarele. Acestea sunt autovehicule speciale, formate din maşina de bază şi o tobă rotitoare cu viteza

228

de rotaţie de 4-5 rot/min, prevăzută în interior cu două palete elicoidale având rolul de a malaxa betonul gata preparat, în timpul transportului pentru a se evita segregarea. Situaţiile întîlnite pe şantierele de construcţii hidrotehnice, când betonul proaspăt este transportat chiar pe distanţe mici cu ajutorul autobasculantelor sunt contraindicate (acest transport ar putea fi utilizat doar pentru betoane vârtoase) deoarece nu sunt asigurate condiţiile de evitare a segregării şi de păstrare intactă a compoziţiei betonului. Pentru transportul betonului pe distanţe mai mari de 10 km se utilizează automalaxoarele (ele pot lucra şi ca autoagitatoare). Aceste mijloace de transport, spre deosebire de autoagitatoare care transportă betonul gata preparat, realizează prepararea betonului chiar în timpul transportului. Automalaxorul este alcătuit din următoarele părţi principale:

Fig. 150 Automalaxorul

229

Automalaxoarele preiau în general de la fabrica de beton amestecul uscat dozat corespunzător pentru clasa de beton iar în timpul transportului se adaugă cantitatea de apă şi aditivii necesari amestecului (componente preluate dozate tot de la fabrica de betoane, în rezervorul 6), lucru care se face cu circa 15 minute înaite de a ajunge la punctul de descărcare. Acest procedeu permite mărirea distanţei de transport şi prepararea unor betoane de bună calitate. Transportul betonului pe distanţe mai mici de 500 m, în interiorul şantierului, se poate realiza cu diferite utilaje, ca de exemplu: - Transportul cu vagoneţi de 0,5 m3 cu bena basculantă. Se foloseşte raţional pe distanţe cuprinse între 100 m şi 300 m. Pentru transportul betonului în galeriile hidrotehnice se folosesc vagonete amenajate cu buncăre, având capacitatea de până la 3 m3 şi fiind tractate mecanic. În ultimii ani s-au produs şi se utilizează pentru transportul betonului în galeriile hidrotehnice, vagoanele automalaxoare cu capacitatea de 5 m3. Sunt tractate mecanic, cu locomotive de mină, iar malaxarea şi descărcarea se realizează datorită motorului propriu care funcţionează cu aer comprimat. - Transportul betonului cu dumpere pitice cu capacitatea de 750 l este economic pe distanţe de 100-700 m şi se face cu viteza de până la 8-12 km/oră. - Transportul betonului prin pompare constituie un procedeu de mare productivitate (20-45 m3/h), aplicat pentru volume mari de beton care trebuie turnate fără întreruperi. Prin acest procedeu se poate transporta betonul pe conductă până la 300 m distanţă sau la 40 m înălţime, presiunea necesară fiind cuprinsă între 1,5 şi 4 daN/cm2. Pomparea înlocuieşte utilizarea macaralelor, deci transportul pe verticală. Sunt utilizate mai multe tipuri de pompe: cu 1 sau 2 pistoane, cu şnec, cu furtun flexibil şi role precum şi transportul pneumatic.

230

Schema pompei de beton cu piston

Fig. 151 Pompe de beton - Transportul pneumatic al betonului este o metodă modernă de transport aplicată mai ales pe orizontală, pe distanţe mai mari, care prezintă avantaje privind productivitatea şi calitatea betonului transportat.

231

Fig. 152 Schema instalaţiei pentru transportul pneumatic al betonului

Transportul betonului pe verticală şi parţial pe orizontală se realizează şi cu ajutorul macaralelor cu rază mare de acţiune, care ridică la înălţimi diferite şi transportă şi orizontal pe distanţe reduse betonul în bene cu capacitate de 2007000 l. Benele se încarcă la sol, din mijloacele de transport şi trebuie să asigure o descărcare fracţionată a betonului pentru a evita şocurile asupra cofrajului şi armăturii montate în el (uneori benele sunt prevăzute cu tronsoane de furtun prin care descărcarea betonului se face asemănător cu turnarea cu pompa). Pentru betonarea barajelor din beton, când există condiţii avantajoase, se utilizează cu eficienţă mare şi macaralele funicular. Transportul betonului prin burlane (hoboţi) şi jgheaburi (pe verticală, în jos) se foloseşte atunci când înălţimea de turnare depăşeşte 1,5 m. Acest procedeu se impune pentru a se evita segregarea betonului prin cădere liberă.

4.7 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE PUNERE ÎN OPERĂ A BETONULUI

232

Prin punerea în operă a betonului se înţelege ansamblul de operaţiuni prin care betonul se introduce (se toarnă) în cofraje şi se compactează. Atât modul de turnare cât şi procedeul de compactare depind de tipul elementului de construcţie, de caracteristicile betonului proaspăt şi de mijloacele de care se dispune pentru compactare.

4.7.1 PREGĂTIREA TURNĂRII BETONULUI

Înainte de a se începe turnarea betonului se va verifica după caz: a) terenul de fundaţie, dimensiunile în plan şi cotele de nivel ale săpăturilor (dacă se toarnă fundaţii); b) cofrajele, elementele de susţinere, armăturile şi piesele înglobate; c) nu se admite trunarea elementelor de fundaţie din beton-armat direct pe terenul de fundaţie ci prin intermediul unui strat de beton de egalizare de minim 5 cm grosime; d) se verifică corespondenţa cotelor cofrajelor, atât în plan cât şi ca nivel, cu cele din proiect; e) orizontalitatea şi planeitatea cofrajelor plăcilor şi grizilor; f) verticalitatea cofrajelor stâlpilor sau diafragmelor şi corespondenţa poziţiei acestora în raport cu elementele nivelelor inferioare; g) existenţa măsurilor pentru menţinerea formei cofrajelor şi pentru asigurarea etanşeităţii lor; h) măsurile pentru fixarea cofrajelor de elementele de susţinere;

233

i) rezistenţa şi stabilitatea elemnetelor de susţinere, existenţa şi corecta montare a contravântuirulor pe cele două direcţii, corecta rezemare şi fixare a susţinerilor, existenţa dispozitivelor de decofrare, a tălpilor pentru repartizarea presiunilor pe teren (dacă este cazul); j) dispoziţia corectă a armăturilor conform proiectului, existenţa distanţierilor, etc.; k) instalarea conform proiectului a pieselor care vor rămâne înglobate în beton sau care servesc pentru crearea de goluri pentru trecerea instalaţiilor, ventilaţiilor, etc. Înainte de a se începe betonarea, cofrajul şi armăturile se vor curăţa de eventualele corpuri străine, mortar rămas de la turnarea precedentă, etc. În cazul în care se constată nepotriviri faţă de proiect se vor adopta măsurile care se impun. În urma efectuării verificărilor şi măsurilor menţionate anterior, cele constatate se consemnează într-un proces verbal de lucrări ascunse. Suprafaţa betonului turnat anterior şi întărit, care va veni în contact cu betonul proaspăt, va fi curăţată cu deosebită grijă prin ciocănire de pojghiţa superficială de ciment şi beton slab compactat, îndepărtându-se apoi materialul rezultat prin spălare cu jet de apă sau aer comprimat. Cofrajele din lemn, betonul vechi şi zidăriile vor fi bine udate cu apă de mai multe ori, cu 2-3 ore înainte şi imediat înainte de turnarea betonului iar apa eventual rămasă în denivelări va fi îndepărtată (de exemplu, prin suflare cu aer). Dacă se constată crăpături între scândurile de cofraj, care nu s-au închis la udarea acestuia, acestea vor fi închise. Înainte de turnarea betonului trebuie verificată funcţionarea corectă a utilajelor pentru transportul şi compactarea betonului.

234

Se interzice începerea betonării înainte de efectuarea verificărilor şi măsurilor indicate anterior.

4.7.2 REGULI GENERALE DE BETONARE

1. Lucrările de betonare a unei construcţii trebuie să fie conduse nemijlocit de către conducătorul tehnic (autorizat) al lucrării, care va consemna mersul lucrărilor în condica de betoane. 2. În tot timpul turnării se va supraveghea menţinerea poziţiei iniţiale a susţinerilor cofrajelor şi armăturilor şi se vor lua măsuri operative de remediere a oricăror deficienţe constatate. Atât deficienţele cât şi măsurile adoptate se vor consemna în condica de betonare. 3. Betonul trebuie să fie pus în lucrare în maximum 15 minute de la aducerea lui la locul de turnare. Punerea în lucrare se va face fără întreruperi, iar dacă acestea nu pot fi evitate, se vor crea rosturi de lucru (suprafeţe de întrerupere realizate controlat, după reguli stabilite şi care – înainte de reînceperea betonării – vor fi tratate special). 4. La locul de punere în lucrare descărcarea betonului se va face în bene, pompe de beton sau jgheaburi pentru a se evita alte manipulări. 5. Dacă betonul adus la locul de punere în lucrare prezintă segregări (separarea pastei de ciment şi a nisipului fin la suprefaţă şi a agregatelor grosiere la fund) se va proceda la descărcarea şi reamestecarea lui pe platforme special amenajate, fără a se adăuga însă apă. 6. Înălţimea de cădere liberă a betonului în timpul turnării nu trebuie să fie mai mare de 1,5m.

235

7. Turnarea betonului de la înălţime mai mare de 1,5 m se va face prin tuburi alcătuite din tronsoane de formă tronconică sau prin jgeaburi. 8. Betonul trebuie să fie răspândit uniform în lungul elementului de construcţie care se realizează. 9. Se vor lua măsuri pentru a se evita deformarea sau deplasarea armăturilor faţă de poziţia prevăzută, îndeosebi pentru armăturile dispuse la partea superioară a grinzilor şi plăcilor în consolă; dacă totuşi se vor produce asemenea defecte, ele vor fi corectate în timpul turnării. 10. Se va urmării cu atenţie înglobarea completă în beton a armăturilor, respectându-se grosimea stratului de acoperire, în conformitate cu prevederile proiectului. 11. Nu este permisă ciocănirea sau scuturarea armăturii în timpul betonării şi nici aşezarea pe armături a vibratorului (lângă armături se va aduna lapte de ciment şi aderenţa beton – armătură va scădea). 12. În nodurile cu armături dese se va urmării cu toată atenţia umplerea completă a secţiunii, prin îndesarea laterală a betonului cu şipci sau vergele de oţel, concomitent cu vibrarea lui; în cazul că aceste măsuri nu sunt eficiente, se vor crea posibilităţi de acces lateral al betonului prin spaţii care să permită şi pătrunderea vibratorului (ferestre laterale de betonare). 13. Circulaţia muncitorilor şi utilajului de transport în timpul betonării se va face pe punţi speciale care să nu rezeme pe armături, fiind interzisă circulaţia directă pe armături sau pe cofraje. 14. După betonare, instalarea podinelor pentru circulaţia muncitorilor şi a mijloacelor de transport pe planşeele betonate, precum şi depozitarea pe ele a schelelor, cofrajelor şi armăturilor pentru etajele superioare este permisă numai după 24-36 ore în funcţie de temperatură şi tipul de ciment utilizat.

236

15. Timpul maxim între betonările a două straturi suprapuse, fără a periclita caracterul monolit se admite, în general, mai mic decât durata de începere a prizei, depinzând de natura cimentului şi de temperatură. 16. Rosturile accidentale de lucru se produc atunci când un strat de beton proaspăt urmează să fie turnat peste un strat de beton a cărui vârstă de la intrarea apei în contact cu cimentul depăşeşte o anumită limită peste care nu se mai realizează o legătură suficientă între straturi şi nu mai este permisă nici tulburarea betonului prin vibrare.

Betonarea diferitelor elemente şi părţi ale construcţiilor 1. La betonarea stâlpilor, diafragmelor, pereţilor de recipienţi şi radierelor, faţă de condiţiile menţionate anterior, se vor mai respecta următoarele reguli: a) înălţimea de cădere liberă a betonului până la faţa superioară a cofrajului, a ferestrei de betonare sau a feţei superioare a elementului care se toarnă nu va depăşi 1m; b) betonarea se va face fără întrerupere, chiar şi atunci când turnarea se face prin ferestre laterale; c) turnarea radierelor se va face în straturi orizontale de 30-50cm înălţime; acoperirea cu un strat nou trebuie să se facă înainte de începerea prizei cimentului din betonul stratului inferior. 2. Betonarea grinzilor şi plăcilor se va face cu respectarea următoarelor reguli suplimentare: a) turnarea grinzilor şi a plăcilor va începe după 1-2 ore de la terminarea turnării stâlpilor şi a pereţilor pe care reazemă, pentru a se încheia

237

procesul de tasare a betonului proaspăt introdus în aceştia şi în acelaşi timp pentru a se asigura o bună legătură între betonul nou şi cel vechi; b) grinzile şi plăcile care vin în legătură se vor turna pe cât posibil în acelaşi timp (de exemplu la planşee pe grinzi); c) turnarea grinzilor se va face în straturi orizontale; d) la turnarea plăcilor se vor folosi repere dispuse pe cofraj la distanţe de maximum 2,0 m pentru a se asigura respectarea grosimii prevăzute în proiect. 3. Betonarea elementelor masive Se consideră elemente massive elementele la care nici una dintre dimensiuni nu este mai mică decât 80cm ( SR 13510/2006). În cazul elementelor masive este necesară evitarea apariţiei unor solicitări interioare importante datorate contracţiei şi degajării de căldură în timpul prizei şi întăririi betonului. În acest scop se recomandă adoptarea următoarelor măsuri: a) utilizarea de agregate cu diametrul maxim cât mai mare; b) folosirea unei compoziţii de beton cu lucrabilitate (în stare proaspătă) corespunzătoare; c) folosirea cu precădere a cimenturilor cu procent ridicat de adaosuri şi cu termictate scăzută; d) utilizarea aditivilor plastifianţi, superplastifianţi, etc.; e) asigurarea unei temperaturi scăzute a amestecului de beton proaspăt; f) utilizarea adaosului de cenuşă de termocentrală la prepararea betonului. Construcţiile masive se fragmentează în blocuri (ploturi) de betonare, ale căror dimensiuni se determină ţinând seama de distanţa maximă dintre rosturile de deformaţie-tasare şi de necesitatea asigurării turnării continue a betonului într-un bloc pentru a se asigura caracterul de monolit (dimensiuni de ordinul a 15x15 m).

238

g) Betonarea elementelor masive se va face în straturi orizontale de 20-50cm grosime, astfel încât suprapunerea straturilor

să se facă înainte de

începerea prizei cimentului din stratul inferior. În cazurile necesare se vor folosi aditivi întârzietori de priză. h) În cazul în care s-a produs o întrerupere a betonării mai mare, depăşinduse timpul de începere a prizei, reluarea turnării este permisă numai după ce rezistenţa la compresiune a betonului turnat a ajuns la cel puţin 12 daN/cm2 (structura în formare să poată prelua încărcările). i) La reluarea turnării betonului la o vârstă la care rezistenţa la compresiune a depăşit 12 daN/cm2, rosturile de lucru se tratează. Acest tratament constă în spălarea cu apă sub presiune pentru îndepărtarea laptelui de ciment şi realizarea unei suprafeţe rugoase pe care betonul din noul strat să adere cât mai bine, apoi se toarnă un strat de mortar de 2-3cm, mortarul având 500-600 kg ciment/m3. j) În cazul turnării unui beton proaspăt peste un beton întărit, suprafaţa acestuia se şpiţuieşte cu ciocanul de abataj sau se buciardează manual, după care se spală cu apă sub presiune şi se suflă cu aer comprimat.

4.7.3. TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE COMPACTARE A BETONULUI

Operaţia de compactare a betonului are drept scop umplerea completă a cofrajelor în care este turnat, fără goluri de aer. Operaţia de compactare este indispensabilă pentru obţinerea rezistenţei mecanice corespunzătoare, pentru o mai bună aderenţă a betonului cu armătura, pentru creşterea rezistenţei la îngheţdezgheţ, la acţiunea apelor agresive şi o mai bună impermeabilitate a betonului. Compactarea betonului se execută prin: vibrare, vacuumare, presare, vibro-vacuumare, vibro-presare, centrifugare, torcretare. Temporar, în cazuri deosebite, se foloseşte şi compactarea manuală. 239

Prin vibrarea betonului, se reduc forţele interioare de coeziune şi betonul se transformă dintr-un corp plastic, într-un fluid greu, care curgând umple complet cofrajul şi faţa sa se orizontalizează iar aerul este expulzat în exterior. Compactarea prin vibrare se aplică betoanelor semiplastice şi vârtoase. Betoanele fluide supuse vibrării se pot segrega. Unele betoane nu se compactează (turnare sub apă, pereţi mulaţi, etc).

1.Compactarea prin vibrare se poate realiza în două moduri: a)-prin transmiterea directă a vibraţiilor de la vibrator la beton, cu ajutorul vibratoarelor de interior (numite şi pervibratoare). b)-prin transmiterea indirectă a vibraţiilor, cu vibratoare exterioare acţionând asupra cofrajului sau asupra feţei superioare a betonului (rigle sau plăci vibratoare). Vibrarea interioară se execută cu pervibratoare care se introduc în masa betonului.

Fig. 153 – Schema vibratorului de interior

La vibrare se vor avea în vedere următoarele probleme: -introducerea pe verticală a vibratorului;

240

-legarea straturilor de beton prin pătrunderea pe maxim 10 cm a vibratorului în stratul turnat şi compactat anterior; -durata de vibrare va fi de 15-60 secunde şi depinde de consistenţa betonului (până la orizontalizarea suprafeţei şi ieşirea laptelui de ciment la suprafaţă, concomitent cu încetarea ieşirii aerului din beton); -se recomandă ca "butelia" vibratorului să fie mai mare decât grosimea stratului de beton compactat; -mişcarea vibratorului în beton va fi lentă, mai ales la retragerea spre suprafaţă (pentru a nu lăsa goluri); -distanţa între două poziţii vecine de introducere a vibratorului sau între poziţia vibratorului şi cofraj este prezentată în figura 154 [29].

Fig. 154

241

Compactarea prin vibrarea de suprafaţă se utilizează la prefabricate sau chiar la betoane turnate monolit cu suprafaţă mare şi grosime de maxim 35 cm (de exemplu: pereţi sau planşee prefabricate, etc.). Se utilizează rigle sau plăci vibratoare iar consistenţa betonului va fi vârtoasă sau plastică. Tehnica de aplicare a vibrării de suprafaţă cu placa vibratoare este prezentată în figura 155 [29].

Fig. 155

Utilizarea vibratoarelor de cofraj se pretează în cazul turnării unor elemente de beton de grosime redusă dar cu armături dese (se asemenea, se poate utiliza şi în uzinele sau poligoanele de prefabricate, tiparele (metalice) fiind plasate pe mese vibratoare). Vibratorul se va fixa solid pe cofraj. De exemplu, în acest mod se pot compacta betoanele turnate în grinzi, stâlpi, piloţi (prefabricaţi), pereţi, etc.

242

2.Compactarea prin vacuumare Se aplică în scopul extragerii aerului şi a apei în axces din masa betonului proaspăt (circa 15-30 % din apa de amestecare). Este necesar ca vacuumarea să înceapă după turnare (dar nu mai târziu de 15 minute) şi se va termina în jurul timpului de începere a prizei (dar nu mai mult de 2 ore). Vacuumarea constă în aplicarea pe suprafaţa superioară a betonului turnat a unei plăci de vacuumare, care, împreună cu pompa de vacuumare şi anexele instalaţiei realizează o depresiune la suprafaţa elementului de beton proaspăt turnat. Procedeul este util pentru betoane cu raport A/c mai mare de 0,45. Vacuumarea se poate aplica, în general, pentru elemente de beton cu grosime maximă de circa 25 cm. Timpul de vacuumare depinde de grosime ca în tabelul 18. Tab. 18 Timpi de vacuumare Grosimea elementului de

Timp de vacuumare

beton supus vacuumării (cm)

recomandat (minute)

1-10

1-10

11-15

14-19

16-20

24-30

20-25

42-50

Se pot vacuuma şi elemente de beton mai groase (50 cm) dar efectul procedeului scade rapid în adâncime. Rezistenţele mecanice ale betonului vacuumat pot creşte cu până la 50 % şi în plus creşte semnificativ şi durabilitatea betonului întărit.

243

Fig. 156 Schema instalaţiei de vacuumare [29]

3.Vibrovacuumarea Aplicarea simultană a vibrării şi vacuumării are rolul de a mări coeziunea amestecului de beton proaspăt. Se obţin betoane foarte compacte, cu rezistenţe echivalente unor dozaje superioare de ciment (sunt citate rezistenţe ale betonului cu 250 kg ciment /m3 echivalente celor cu dozaje cu peste 100 kg ciment/m 3 mai mare). Procedeul nu are mare rentabilitate pentrui dozaje de ciment de peste 300 kg ciment/m3.

4.Torcretarea Este un procedeu care asigură simultan punerea în operă şi compactarea betonului (de exemplu: turnarea unor căptuşeli de galerii, a unor măşti pentru fixarea unor versanţi stâncoşi, a unor straturi de etanşare, la repararea unor defecte ale straturilor din beton, la monolitizarea unor prefabricate, etc.). Pentru elementele mai groase (căptuşeli,etc.) se poate folosi şpriţbeton, cu o proporţie ciment- agregat(maxim 10-12 mm)-apă de 1:3:1 sau 1:3:2. Cimentul şi agregatul se pompează (cu aer comprimat) ca amestec uscat şi se înlâlnesc în duza de pulverizare cu apă.

244

Şpriţbetonul se poate aplica pe un element de construcţie existent sau pe suprafaţă stâncoasă (eventual acoperită cu plasă metalică), în straturi de 5-20 cm, de la o distanţă de 60-120 cm. Pentru elemente subţiri (2-4 cm), reparaţii, monolitizări, etc., se realizează amestecuri ciment-nisip-apă de 1:2:1 sau 1:3:1, nisipul va avea granula maximă (4-8 mm) legată de dimensiunile stratului de torcret ce se va realiza.

Fig. 157 Schema instalaţiei de torcretare

Unele elemente de beton pot fi realizate prin torcretare şi în cofraje. De asemenea, torcretarea se poate realiza şi în mai multe straturi. Pentru a nu absorbi apa din betonul pulverizat, betonul vechi (suprafaţa de lucru) va fi udat periodic în cele 24 de ore înaintea începerii lucrului.

5.Presarea Este un procedeu care se pretează în cazul realizării unor prefabricate din beton vârtos. Procedeul poate înlătura unele neajunsuri ale compactării prin vibrare legate de circa 10-12 % din materialul proiectat pe suprafeţe verticale şi 20-25 % din cel proiectat pe plafoane sau bolţi va ricoşa (pierderi).neuniformitatea compactării între straturile profunde şi cele superficiale. 245

Presarea se poate realiza cu ajutorul unei piese grele postate pe suprafaţa betonului proaspăt turnat sau cu ajutorul unei prese (mecanice, hidraulice, pneumatice). Presiunea aplicată va fi de 50-200 daN/cm 2 (5-20 n/mm2). Totuşi, cele mai bune rezultate se obţin prin combinarea presării cu vibrarea (vibropresare), ca în figura 4.47

Fig. 158 Schema instalaţiei de vibropresare1-vibrator; 2-tipar; 3-beton

Un exemplu clasic de prefabricate realizate prin vibropresare sunt pavelele (înlocuitoare ale calupurilor de piatră) utilizate pentru pavaje pietonale, pentru pavaje stradale sau chiar pentru platforme portuare.

6.Laminarea Este un alt procedeu de punere în operă şi compactare a betoanelor vârtoase în industria de prefabricate. Se aplică betoanelor cu rapoarte A/C foarte reduse (0,25-0,32). Presiunea aplicată (de minim 5 N/mm 2) este combinată cu rularea unui valţ şi, de preferinţă, şi cu vibrarea (se poate vorbi de o vibrolaminare). Se pot turna elemente prefabricate cu secţiune complexă. 246

Fig. 159 Procesul de laminare a betonului

4.7.4 TURNAREA BETONULUI SUB APĂ Turnarea betonului sub apă se face în spaţii unde apa este stătătoare sau a fost adusă în această stare în ajutorul cofrajelor. Betonul nu trebuie să cadă liber prin apă şi se va turna continuu. Tehnologii disponibile [29]: a) cu tubul (fix sau mobil) sau cu cutia cu fund mobil; b) turnarea colgroutului prin tehnologii speciale.

Fig. 160 Betonare cu tubul fix

247

Betonarea cu tubul se poate face cu tubul mobil, în straturi succesive cu grosimi de 40 – 50 cm, sau cu tubul fix (în cazul unor suprafeţe mai reduse a elementului de beton care se va turna). În această a doua situaţie capătul tubului va fi menţinut în permanenţă în masa betonului proaspăt turnat, la o adâncime h t de circa 40 – 50 cm. La finalul betonării se va turna o cantitate suplimentară de beton, pentru a înlătura stratul superior care a fost în contact cu apa. Betonarea cu cutia cu fund mobil (fig. 161) se face prin coborârea cu macaraua a unei cutii închise şi prin eliberarea şarjei de beton direct deasupra suprafeţei de turnare prin acţionarea de la suprafaţa apei, prin intermediul unui cablu, a fundului mobil. Pentru betoanele turnate sb apă este necesară mărirea dozajului de ciment pentru a compensa eventualele pierderi prin spălarea lui de către apă. Colgroutul este un mortar coloidal vâscos realizat prin amestecarea apei cu cimentul într-un malaxor special şi apoi amestecarea forţată a acestei suspensii cu nisipul. Mortarul obţinut este fluid, aderent, slab permeabil şi nu se combină cu apa din mediul înconjurător, putând fi pus în operă sub apă.

Fig. 161

248

Dintre procedeele pe bază de colgrout cel mai utilizat este procedeul colcret. Acesta constă în injectarea cu mortar a unei mase de agregat cu dimensiuni mai mari de 40mm. Colgroutul dislocuieşte apa şi umple golurile dintre aggregate, rezultând un beton cu o contracţie scăzută şi cu rezistenţă ridicată (fig. 162). O altă metodă constă în folosirea unor cofraje realizate din tesături de fibre sintetice, denumite containere de colcret (realizate din geotextil). Aceste cofraje în formă de sul sau de saltea, aşezate sub apă şi injectate cu colgrout iau forma patului pe care sunt aşezate şi pot fi folosite ca apărări de maluri, praguri de fund sau pentru consolidarea unor construcţii existente. Tesătura de fibre sintetice constituie un bun cofraj, pentru că permite ieşirea apei, dar reţine complet mortarul injectat. Procedeul colcret se foloseşte şi la executarea de piloţi sub apă, prin înfigerea unor tuburi metalice, care apoi sunt umplute cu colgrout pe masura extragerii din teren.

Fig. 162

249

Acest procedeu mai poate fi utilizat şi la turnarea de construcţii masive sub apă. Pentru lucrări mai puţin importante se pot utiliza şi saci de iută umpluţi cu beton.

4.7.5

TEHNOLOGIA

LUCRĂRILOR

DE

TRATARE A BETONULUI DUPĂ TURNARE. DECOFRAREA Lucrările de tratare ulterioară a betonului au drept scop împiedicarea uscării rapide a acestuia deoarece pierderea de apă în perioada primă de întărire favorizează apariţia de fisuri. De asemenea, se poate recurge la evacuarea căldurii în exces din masa betoanelor masive. Intensitatea uscării depinde de climă, anotimp şi forma construcţiei. Pentru evitarea acestui fenomen, dacă nu se cunoaşte cimentul folosit, minim 7 zile de la turnare betonul trebuie menţinut umed. În cazul utilizării cimenturilor Cem I (unitare), tratarea se face pe o perioadă de 1 – 10 zile de la turnare iar în cazul utilizării cimenturilor Cem II – Cem V, pe 3 – 12 zile. Betoanele care vor fi supuse , în exploatare, la uzură se vor trata 4 – 15 zile iar cele turnate în corpul unor rezervoare, 14 – 28 zile (conform NE 012 – 99). Pentru aceasta betonul se stropeşte cu apă şi/sau se acoperă cu materiale de protecţie menţinute umede prin stropire : prelate, rumeguş, straturi de nisip (doar pe rosturile de turnare sau feţele orizontale). La elementele cu suprafaţă liberă mare, se pot aplica, pentru menţinerea apei de la preparare în beton, pelicule de protecţie, ca de exemplu emulsie de

250

parafină, diferite răşini, bitum, etc. (doar pe feţele definitive ale elementelor turnate). Udarea începe după 2-12 ore de la turnare în funcţie de tipul de ciment utilizat şi temperatura mediului, dar numai după ce betonul este sufficient de întărit pentru ca prin această operaţie să nu fie antrenată pasta de ciment. Stropirea se va repeta la interval de 2-6 ore, în aşa fel încât suprafaţa betonului să se menţină umedă. Stropirea se va face prin pulverizarea apei. În cazul în care temperatura aerului este mai mică decât +5°C nu se va proceda la stropirea cu apă. Pe timp ploios, suprafeţele de beton proaspăt turnat vor fi acoperite cu prelate sau folii de polietilenă, atât timp cât prin căderea precipitaţiilor există pericolul antrenării pastei de ciment. Betonul care ar urma să se afle în contact cu ape curgătoare va fi protejat după turnare de acţiunea acestora, prin devierea provizorie a apei timp de cel puţin 7 zile sau prin sisteme etanşe de protecţie (palplanşe, batardouri). Procesul de răcire a betonului, de la temperatura maximă atinsă la hidratare la cea a mediului, poate să se facă pe cale naturală sau artificială cu ajutorul apei reci circulată prin serpentine, montate în beton odată cu punerea sa în operă. O astfel de răcire forţată prezintă avantajul că asigură un bun control împotriva fisurării şi dirijează întreg cicul termic al betonului. La barajele masive din beton, răcirea artificială este aproape indispensabilă sub aspectul menţinerii calităţii betoanelor turnate. La barajele arcuite adoptarea răcirii artficiale este legtă direct de condiţiile de injectare a rosturilor dintre ploturi, injectare care se face atunci când temperatura betonului scade cu 1-3°C sub temperatura medie multianuală.

251

Instalaţia de răcire artificială se realizează prin aşezarea pe rosturile de lucru dintre lamele a unor serpentine din teavă metalică, prin care, după câteva zile de la turnare, este trimisă apa rece printr-un sistem de distribuţie adecvat. Decofrarea betoanelor Decofrarea betoanelor turnate se poate face numai după ce rezistenţa betonului a ajuns la cel puţin 25 daN/cm2 (2,5 N/mm2). Pentru construcţiile executate în timpul verii (la temperaturi de minim +15°C) această condiţie se realizează de obicei la 3-5 zile de la turnare, dacă betonul a avut un dozaj de 250-350 kg ciment/m3 beton. Accelerarea ritmului de decofrare se poate face prin utilizarea aditivilor acceleratori de priză şi întărire sau prin tratamente termice. Controlul rezistenţei betonului se face prin încercări pe epruvete (cuburi sau cilindri) confecţionate din betonul preluat din lucrare şi păstrate în condiţiile lucrării sau nedistructiv cu ajutorul unor aparate numite sclerometre sau betonoscoape. Desfăşurarea operaţiei de decofrare va fi supraveghetă de conducătorul tehnic al lucrării. În cazul în care se constată defecte de turnare care pot afecta stabilitatea construcţiei decofrate, se va opri decofrarea până la aplicarea măsurilor de remediere sau consolidare. Decofrarea se face în etape, respectând următoarele reguli: a) în prima etapă se decofrează stâlpii, apoi se trece la plăci şi grinzi (când au 70% din rezistenţă pentru deschideri sub 6m şi 85% din rezistenţă pentru deschideri peste 6m); b) susţinerile cofrajelor se desfac începând din zona centrală a deschiderii elementului şi continuă simetric către reazeme; c) decofrarea se va face astfel încât să se evite preluarea bruscă a încărcărilor de către elementele care se decofrează; 252

d) în cazul elementelor cu deschideri mai mari de 3 m se vor lăsa, după decofrare, popi de siguranţă care se vor îndepărta ulterior (la atingerea a 95% din rezistenţa la compresiune la 28 de zile pentru deschideri sub 6m, 112% Rc28 - pentru deschideri între 6-12m şi 115% R c28 - pentru deschideri mai mari de 12m); e) nu este permisă îndepărtarea popilor de siguranţă ai unui planşeu aflat imediat sub altul care se cofrează sau se betonează; f) după decofrarea oricărei părţi de construcţie se va proceda, de către conducătorul tehnic al lucrării, delegatul beneficiarului şi eventual de către proiectant la o examinare amănunţită a tuturor elementelor de rezistenţă ale structurii, încheindu-se un proces verbal în care se vor consemna calitatea lucrărilor şi eventualele defecte constatate şi aprecierea importanţei lor. Este interzisă efectuarea de operaţii de orice fel înainte de această examinare. În cazul în care se constată defecte importante (goluri, zone segregate sau necompactate), remedierea acestora se va face numai pe baza detaliilor acceptate de proiectant şi cu supravegherea conducătorului tehnic al lucrării şi delegatului beneficiarului (dirigintelui/inspectorului de şantier). După executarea acestor remedieri se va întocmi un proces verbal în care se va menţiona procedeul de remediere adoptat. La lucrările la care se prevede aplicarea unor finisaje, defectele superficiale se vor remedia odată cu executarea finisajului respectiv.

4.8 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE BETON EXECUTATE ÎN ZONA LITORALULUI MĂRII NEGRE

253

La executarea construcţiilor sau a elementelor de construcţii din beton, în zona litoralului Mării Negre, terbuie adoptate măsuri speciale de protecţie anticorozivă şi de întreţinere deoarece aceste construcţii sunt supuse acţiuii agresivităţii naturale. Această acţiune se datorează: 1. Agresivităţii apei marine, 2. Agresivităţii atmosferice, 3. Agresivităţii solului marin. Aceste agresivităţi sunt în principal de natură chimică şi se datoresc conţinutului de săruri agresive (sulfaţi, cloruri, săruri de magneziu) din apa de mare, din atmosfera litoralului (caracterizat prin umiditate de peste 75%, variaţii mari de temperatură, conţinut de aerosoli marini) şi din solul marin. Agresivitatea apei de mare este şi de natură biologică, datorită microorganismelor pe care le conţine. În funcţie de concentraţia de săruri, se consideră următoarele trei zone de agresivitate: a apei, atmosferei şi solului marin. Tab. 19 Zona de salinitate Nr. crt.

Natura agresivităţii

apei

Sf. Gheorghe

Sf. GheorgheCap Midia

Cap MidiaVama Veche

2-3%

3,1-10%

10,1-18%

0-3%

3,1-5%

5,1-15%

4,6-15%

15,1-27%

Sulina-

1

Agresivitatea marine

2

Agresivitatea atmosferei

3

Agresivitatea solului 3-4,5%

254

Se consideră că în zona salinităţii reduse (până la 3%) apa de mare nu prezintă agresivitate pentru construcţiile din beton. Agresivitatea atmosferică acţionează asupra construcţiilor din beton şi beton armat pe o distanţă la circa 5 km faţă de ţărm. Regimurile de expunere la agresivitate a construcţiilor situate în zona litoralului sunt următoarele:

Tab. 20 Natura Nr. agresivităcrt ţii

1

Regimul de expunere N-normal

M-moderat

Betonul de deasupra zonei de variaţie a nivelului Agresiviapei de mare pe o Beton aflat perînălţime a tatea apei manent sub apă elementului de de mare circa 2m respectiv între cotele+3÷+5 de la nivelul mării

255

S-sever

Betonul din zona variaţiei nivelului apei de mare considerată ca fiind până la circa 3 m deasupra nivelului mării

2

Construcţii situate la nivelul mării, Elementele direct interioare din Construcţii expuse expuse intemperiilor şi construcţii închise şi indirect salinităţii prin încălzite pe timp de agresivităţii şi iarnă, neexpuse la marine (deschise). stropire intemperii, cu Construcţii expuse alternanţă frecAgresiviexcepţia unor la îngheţ-dezgheţ ventă a umidităţii tatea perioade scurte în fără posibilităţi de şi uscăciunii, atmosferică timpul execuţiei. stropire. precum şi Elementele care nu Construcţii închise posibilităţi de sunt expuse unor care nu se îngheţ în stare variaţii sensibile de încălzesc pe timp saturată. Condens umiditate în timpul de iarnă. puternic generat de exploatării pracesul tehnologic

3

Agresivitatea solului

Părţile construcţiilor din beton din zona în care au loc infiltrări ale apei de mare, se consideră că sunt solicitate ca şi betonul de sub apă

În cazul elementelor având părţi expuse concomitent în două sau trei din regiunile din tabelul de mai sus, se va considera întregul element în condiţiile cele mai severe. Gradul de agresivitate se apreciază în funcţie de natura agresivităţii, de regimul de expunere şi de zona de salinitate, în conformitate cu tabelul de mai jos: Tab. 21 Nr.

Beton

Zona de salinitate

256

crt

Natura agresivităţii Agresivi-

1

2

Regim de expu-

Sulina-

nere

Sf. Gheorghe

Sf. Cap MidiaGheorgheVama Veche Cap Midia

N

-

Sl

Sl

Simplu

-

Sl

Sl

Armat

-

Sl

I

-

Sl

I

tatea apei de M mare S Agresivi-

N

-

-

-

tatea atmosferică

M

-

Sl

Sl

S

-

Sl

I

I - agresivitate intensă, Sl - agresivitate slabă Condiţii tehnice privind compoziţia betoanelor La stbilirea compoziţiei betoanelor supuse agresivităţii se va ţine seama de condiţiile din tabelul următor: Tab. 22 Natura agresivităţii

Grad de agre-

Regim de expusivitate nere

Simplu

Sl Agresivitatea apei de mare

Dozaj minim de Tip de Clasă de A/C beton beton maxim ciment (kg/m3) Armat

I

C12/15

0,6

300 325

Simplu C16/20

0,55

350

Armat

C20/25

0,50

390

Piloţi prefa-

C25/30

0,45

500

C12/15

0,6

300

bricaţi Agresivitate atmosferică

Sl

Moderat

Beton armat

257

Sever I

Moderat Sever

325 Beton armat

C12/15

0,6

325

C20/25

0,5

365

Dozajul minim de ciment indicat este valabil pentru agregate 0÷31 mm . Acest dozaj se reduce cu: - Circa 10% în cazul utilizări agregatelor 0÷63 mm, - Circa 25 kg/m3 în cazul folosirii plastifianţilor (sau conform indicaţiilor producătorului), - Circa 25kg/m3 în cazul introducerii a 100 kg/m3 cenuşă de termocentrală ca adaos la prepararea betonului. Dozajul minim se va mări cu circa 10% în cazul folosirii agregatelor 0÷16mm. Se interzice utilizarea aditivului întârzietor Replast la execuţia betoanelor hidrotehnice marine supuse fenomenului de îngheţ-dezgheţ. Se recomandă aditivi superplastifianţi. Se interzice folosirea clorurii de calciu pentru accelerarea întăririi betonului. La prepararea betonelor se vor utiliza în principal cimenturi rezistente la acţiunea chimică a apei de mare şi anume: - H I ; H II AS ; SR II-AS pentru betoane situate permanent în apa de mare; - SR I sau SR II-AS pentru elemente de beton armat cu dimensiunea minimă a secţiunii sub 50 cm şi care au părţi expuse în zona de nivel variabil al apei de mare;

258

- Pentru elementele de construcţii de infrastructură amplasate în zona de agresivitate slabă a apei de mare se pot utiliza şi cimenturile II AS şi II BS; - Pentru elementele de structură din beton armat expuse în atmosfera marină nu sunt necesare cimenturi speciale însă este interzisă utilizarea cimenturilor II BS, III A sau V A; Elementele din beton armat şi beton precomprimat situate în zona litoralului se vor proiecta şi executa astfel încât stratul de acoperire cu beton a armăturilor să aibă valori majorate faţă de elementele care lucrează în mediul obişnuit. Valorile minime ale acestor acoperiri sunt precizate în funcţie de regimul de expunere, gradul de agresivitate, natura agresivităţii şi tipul de beton în STAS 10107- 0,1,3,4/1990, în STAS 10102/75 şi în normativul NE 012/99. La proiectarea elementelor de beton armat cu o expunere severă în atmosfera marină, deschiderea de calcul a fisurilor se va considera de maxim 0,1 mm dacă acestea nu sunt protejate anticoroziv. Pentru elementele din celelalte regimuri de expunere se admite o deschidere de calcul a fisurilor de 0,2 mm. La alcătuirea elementelor şi structurilor se va urmării adoptarea unor forme rotunjite, fără muchii vii, suprafeţe şi goluri care să nu favorizeze stagnarea umezelii saline, rezultată fie din spargerea valurilor, fie din aerosoli sau condens. Evitarea pericolului de condensare a aerosolilor marini în spaţiile închise se face printr-o ventilaţie naturală corespunzătoare. Se va da atenţie deosebită scurgerii apelor de pe acoperişuri în aşa fel încât aceasta să nu se concentreze numai în anumite zone unde se pot forma depuneri de săruri.

259

Se va urmări, prin lucrări de izoaţie şi prin mărirea compactităţii betoanelor, să se evite ascensiunea capilară a apei saline în special în fundaţii. Se va da o atenţie specială alcătuirii şi executării izolaţiilor la terase la acoperişuri, în general a tuturor elementelor care pot conduce apa. Deoarece se cunoaşte fenomenul de accelerare a procesului de coroziune a armăturilor la elementele de beton armat sub stare de efort (în special la întindere), atunci când ele se găsesc în contact direct cu atmosfera marină şi în special în regimul sever de expunere, se va acorda o atenţie deosebită protecţiei acestora. Întrucât s-a constatat că zona de condens maxim a umezelii saline se întinde până la o înălţime de circa 5 m de la sol, este necesar ca pe această înălţime să se asigure construcţiilor o prtecţie care să formeze o barieră mai puternică împotriva umezelii. La executarea lucrărilor din beton şi beton armat se vor lua măsuri pentru obţinerea gradelor de inpermeabilitate prescrise precum şi pentru obţinerea unor betoane fără segregări sau rosturi de lucru care constituie ulterior căi de acces pentru agenţii agresivi în masa betonului şi către armătură. În cazul în care la decofrare se constată eventuale defecte, acestea se vor corecta în maxim 3 zile de la decofrare, înlăturându-se betonul defectuos turnat şi asigurându-se protecţia armăturii prin umplerea golurilor cu mortar de ciment –nisip în proporţie de 1:3 sau prin aplicarea altor soluţii hotărâte de proiectantul lucrării (de exemplu, injecţii). La recepţia elementelor din beton armat confirmarea respectării grosimii stratului de acoperire prescris, prin sondări de preferinţă nedistructive (cu pahometre).

260

Controlul aderenţei tencuielilor se va face prin ciocănire sau frecare cu piatră de polizor. În cazul în care tencuiala sună a gol sau se desprinde, se va îndepărta tencuiala în zona respectivă şi se va reface cu mortar de ciment. Sistmele de protecţie anticorozivă rezistente în atmosfera marină se bazează în principal pe utilizarea unor pelicule sintetice ce se aplică în straturi succesive pe suprafaţa betonului. Printre lacurile cel mai utilizate se numără: Perclorvinil, Romflexil, lac Aracetol, etc. În vederea aplicării sistemelor anticorozive, suprafeţele elementelor care nu se tencuiesc, se acoperă cu mortare speciale cu următoarea compoziţie: - Ciment –1 parte în greutate, - Nisip silicios 0-1 mm, 1,5 părţi în greutate - Aracet 0,5 părţi în greutate - Apă 0,3÷0,5 părţi în greutate Mortarul se aplică în grosime de circa 4 mm, cu bidineaua cu păr scurt, acoperindu-se complet suprafaţa. Pentru protecţia anticorozivă a armăturilor din oţel din elementele de beton armat, se folosesc aditivi inhibatori de coroziune la prepararea betonului sau se protejează armăturile (doar cele de tip PC) prin acoperire cu vopsele speciale pe bază de polimeri. Utilizarea acestor inhibatori permite reducerea stratului de acoperire cu beton a armăturii cu circa 20 m (dacă acest lucru nu este în contradicţie cu situaţiile din normativele amintite). Soluţiile de inhibatori au la bază azotatul de sodiu şi fosfstul trisodic. Aceste soluţii se adaugă la prepararea betonului odată cu apa de amestecare, în proporţie de 1% substanţă uscată (din fiecare component) faţă de ciment.

261

Elementele de construcţii protejate anticoroziv trebuie verificate periodic. Cu ocazia acestor verificări se urmăreşte modul în care se prezintă protecţiile anticorozive. În zonele unde se constată degradări ale protecţiei, acestea se vor îndepărta, se vor face constatări asupra stării betonului şi se vor lua măsuri de remediere a acestuia şi a protecţiei anticorizive. Construcţiile şi elementele metalice înglobate se protejază anticoroziv prin vopsire (un strat de grund şi un strat de vopsea).

4.9 TEHNOLOGIA EXECUTĂRII LUCRĂRILOR DE BETON PE TIMP FRIGUROS

4.9.1 Reguli generale

Se consideră timp friguros, perioada când temperatura aerului scade sub +50C. În condiţiile ţării noastre, în general, perioada 15 noembrie-15 martie impune măsuri speciale pentru betonare. În cazul şantierelor situate la altitudine mai mare de 500 m acest interval este de regulă mai mare. Atât priza cât şi fenomenul de întărire a betonului sunt puternic influenţate de coborârea temperaturii. La temperatura de +50C durata până la începerea prizei poate fi de 2÷5 ori mai mare decât la temperatura de +20 0C. Întărirea betonului la 00C (însă fără a îngheţa) este foarte lentă şi conduce la 28 de zile la o rezistenţă aproximativ egală cu cea obţinută după 8-10 zile la temperatura de +200C. Dacă betonul a îngheţat în perioada de priză, după dezgheţ continuă fenomenul de hidratare a cimentului, însă rezistenţele finale scad foarte mult.

262

Dacă îngheţul se produce imediat după terminarea prizei, când betonul nu are suficientă rezistenţă la îngheţ, atunci după dezgheţ betonul se dezagregă (se sfărâmă) şi nu îşi mai atinge proprietăţile proiectate. Dacă îngheţul s-a produs în perioada în care betonul are rezistenţă suficientă pentru a rezista îngheţului (5 N/mm2), atunci în perioada îngheţului se încetineşet fenomenul de hidratare a cimentului, iar după dezgheţ, când cimentul îşi reia reacţia normală cu apa, fenomenul de hidratare continuă (rezistenţele finale ale betonului scad într-o anumită măsură dar fără a-i pune în pericol proprietăţile proiectate). În principiu se recomandă ca btonarea să se execute la temperaturi ale mediului exterior de peste 00C. Lucrările de betonare nu vor incepe dacă temperatura exterioară este mai scăzută de –50C (când se poate lucra cu condiţia protejării betonului turnat şi cu celelalte măsuri necesare) şi se vor întrerupe dacă tmperatura coboară sub –100C pentru a se evita degradarea betonului. Măsuri specifice care se adoptă în perioada de timp friguros se vor stabili ţinând seama de următoarele: - Regimul termoclimatic real existent pe şantier în timpul preparării, transportului, turnării şi protejării betunului. - Dimensiunile (masivitatea sau subţirimea) elementelor care se betonează. - Gadul de expunere a lucrării - ca suprafaţă şi durată - la acţiunea timpului friguros în cursul întăriri betonului. La executarea pe timp friguros a betoanelor de orice fel este necesar să se exercite un control permanent şi riguros din partea coducătorului tehnic al lucrării, a delegatului C.T.C. şi al beneficiarului, şi orcând va fi nevoie din partea proiectantului. În procesele verbale de lucrări ascunse se vor menţiona

263

măsurile adoptate pentru protecţia lucrărilor şi constatările privind efectele acestora. În cazul lucrărilor executate monolit se vor adopta următoarele măsuri: - Cofrajele trebuie să fie curăţate cu deosebită grijă de zăpadă şi gheaţă. Se recomandă ca chiar înainte de turnare să se procedeze le curăţarea filală prin intermediul unui jet de aer cald sau abur. - În ceea ce priveşte susţinerile cofrajelor, se va acorda o atenţie deosebită rezemărilor, luându-se măsuri corespunzătoare, în funcţie de comportarea la îngheţ a terenului, şi anume: a-Pentru pământurile stabile la îngheţ, rezemarea popilor se va face pe tălpi aşezate pe pământul curăţat în prealabil de zăpadă, gheaţă şi stratul vegetal, şi nivelat b-Pentru pămâturile nestabile, precum şi în cazul umpluturilor, popii se vor aşeza pe grinzi cu suprafaţă mare de rezemae, pe fundaţii existente, etc. Depozitarea armăturilor se face de preferinţă în spaţii acoperite. În lipsa unor astfel de spaţii, armătuirle vor fi protejate astfel ca să se evite căderea zăpezii sau a formării gheţii pe suprafaţa barelor. Barele acoperite cu gheaţă vor fi curăţate înainte de tăiere şi fasonare, prin ciocănire cu un ciocan de lemn. Dezgheţarea cu ajutorul flăcării este interzisă. Fasonarea armăturilor se va face numai la temperaturi pozitive, folosinduse după caz spaţii încălzite. Se vor utiliza cimenturi rezistente la îngheţ - dezgheţ. Se recomandă utilizarea la prepararea betonului a aditivilor ploastifianţi, acceleratori sau antigel, în funcţie de particularităţile lucrării.

264

La stabilirea copoziţiei betonului se va urmări adoptarea unei cantităţi cât mai reduse de apă de amestecare. Reţeta de beton afişată la locul de preparare a betonului trebuie să indice şi următoarele: a-Temperatura apei la introducerea în amestec înfuncţie de temperatura agregatelor în ziua preparării betonului, b-Temperatura betonului la descărcarea din betonieră, care trebuie să fie cuprinsă între +150C÷+300C; pentru lucrările marine temperatura va fi cuprinsă între +10÷+150C. La transportul betonului se vor lua măsuri pentru limitatea la minim a piederilor de căldură ale betonului prin: - Evitarea distanţelor mari de transport, a staţionărilor pe traseu şi a transbordării betonului . - În czul benelor şi basculantelor acestea vor fi acoperite cu prelate. Înaintea încărcării unei noi cantităţi de beton se va verifica dacă în mijlocul de transport utlizat nu există gheaţă sau beton îngheţat ; acestea vor fi îndepărtate cu grijă în cazul că există, folosid un jet de apă caldă. Este oligatorie compactarea tuturor betoanelor prin vibrare mecanică. Tratarea betonului după turnare trebuie să asigure acestuia în continuare o temperatură de minim +50C pe toată perioada de întărire necesară până la atingerea rezistenţei de minim 5 N/mm2, moment de la care acţiunea frigului asupra betonului nu mai poate periclita calitatea acestuia. În acest scop suprafeţele libere ale betonului vor fi protejate imediat după turnare prin acoperire cu prelate, folii de polietilenă, saltele termoizolante, etc., astfel încât între ele şi beton să rămână un strat de aer de 3-4 cm grosime. În cazurile în care se prevede prin proiect, temperatura betonului trebuie controlată pe perioada de întărire, până la decofrare. Temperatura betonului se

265

va măsura în zonele cele mai expuse răcirii, în care scop se vor practica la betonare găuri cilindrice pentru introducerea termometrelor. Decofrarea se poate efectua numai după verificarea rezistenţelor pe probe de beton păstrate în aceleaş condiţii ca şi elementul de construcţie realizat şi după examinarea atentă a calităţii betonului pe feţele laterale ale pieselor turnate, efectuându-se în acest scop unele decofrări parţiale de probă.

4.9.2 Prepararea betonului pe timp friguros

Deoarece temperatura betonului după turnare nu trebuie să scadă sub +50C, betonul preparat trebuie adus la temperatura rezultată din calculele termice (minim 50C plus pierderile de temperatură la transport, turnare şi compactare). Pentru acceasta apa şi agregatele utilizate se vor încălzi. Betonul poate pierde 15% din diferenţa de temperatură beton-mediu pe oră.

Încălzirea

agregatelor se face prin una din următoarele metode: - Încălzire cu ajutorul cuptoarelor prevăzute cu ţevi prin care circulă gaze rezultate din ardere (fig. 163). - Încălzirea agregatelor în depozite, folosind aburul. Aceasă metodă se realizează prin acoperirea depozitului cu o manta termoizolantă de protecţie şi introducerea în masa agregatelor a unor lănci de încălzire. Lăcile se introduc la intervale de 0,5-1,5 m. Sub mantia de protecţie rămâne eventual o zonă de agregate îngheţate care se îndepărtează în momentul întrebuinţării (fig. 164). Acelaşi lucru se poate realiza şi prin itroducerea unor registre de ţevi în agregatele depozitate, ţevi prin care să se circule agentul termic (fig. 165). 266

Fig. 163 [29]

Fig. 164 [29]

Fig. 165 [29]

267

-

Încălzirea agregatelor în silozuri. În acest scop silozurile se prevăd cu izolaţie termică şi conducte prin care circulă agentul de încălzire (fig.166).

Fig. 166

- Încălzirea agregatelor în cuptoare rotative, lungi de 3÷8 m, cu diametrul de 0,7-1,0 m, prin care circulă aer cald (200-260 0C) care acţionează direct asupra agregatelor care trec prin tambur (circa 2,5÷3,5 minute ; fig.167).

Fig. 167 [29] Agregatele nu pot fi folosite în stare îngheţată chiar dacă se utilizează apă caldă.

268

Pentru încălzirea apei (la maxim 800C dar maxim 600C la contactul cu cimentul) se pot folosi următoarele procedee: - Cuptoare în care sunt montate serpentine prin care circulă apa care trebuie încălzită. - Serpentine prin care terce abur montate în rezervorul de apă. - Introducerea directă a aburului în rezervorul de apă . Notă. Cimentul nu se încălzeşte. Toba betonierei va fi încălzită cu abur sau apă caldă iar durata de malaxare va creşte cu circa 50 %.

4.9.3 Protejarea betonului contra îngheţului în preioada de priză şi întărire

Pentru ca betonul să se poată întări suficient în vederea obţinerii rezistenţelor minime la care îngheţul nu mai este periculos, este necesar ca în perioada de priză şi în prima perioadă de întărire să se asigure condiţii termice corespunzătoare. În acest scop se poate folosi una din următoarele metode: - Metoda conservării căldurii (metoda termos), - Metoda încălzirii betonului (cu cofrje încălzite, cu aer cald, cu abur sau electrică), - Metoda turnării betonului în spaţii încălzite. Metoda conservării căldurii constă în păstrarea căldurii obţinute prin încălzirea materialelor componente la prepararea betonului şi a căldurii care ia naştere la hidratarea cimentului. Aceasta se realizează prin acoperirea betonului cu materiale termuizolante ca: saltele termoizolante, rogojini, stufit, carton, asfaltat, zgură, rumeguş, etc.

269

Metoda încălzirii betonului constă în asigurarea întăririi betunului la temperaturi corespunzătoare după turnare, prin tratarea termică a acestuia cu abur, aer cald sau cu electricitate. Încălzireea cu abur a elementelor monolite de beton armat se face cu ajutorul cofrajelor cu pereţi dubli. Se mai poate încălzi betonul cu abur prin ţevi înglobate în masa betonului. Încălzirea cu aer cald este asemănătoare cu încălzirea cu abur şi se folosesc aceleaş procedee de încălzire . Deoarece acest procedeu este un procedeu uscat, este necesar să se ia măsuri ca în perioada de încălzire să se asigure menţinerea umidităţii betonului. Încălzirea cu curent electric se face cu ajutorul electrozilor metalici aplicaţi pe faţa interioară a cofrajului sau introduşi în masa betonului . În acest caz compoziţia betonului trebuie astfel aleasă încât conductibilitatea electrică să fie cât mai mare. Electrozii trebuie astfel distribuiţi astfel încât să asigure încălzirea uniformă a betonului. Metoda turnării betonului în spaţii încălzite se aplică în genereal la executarea elementelor cu durată mare de întărire sau atunci când spaţiile închise există deja. La unele construcţii desfăşurate în lungime (ziduri de sprijin, canalizări) construcţia de acoperire poate fi mobilă, deplasându-se în lungul lucrării. Incinta închisă se poate realiza în condiţii economice utilizând o membrană de ţesătură de nylon sau din polietilenă, susţinută din interior de suprapresiunea aerului. Notă: Dacă betonul s-a întărit la temperaturi mai scăzute decofrarea se va face la atingerea rezistenţelor cerute (mai târziu).

4.10 MONTAREA ELEMENTELOR PREFABRICATE PE TIMP FRIGUROS.

Motarea acestor elemente se face respectând următoarele reguli:

270

- Înainte de ridicare şi manevrare pentru montaj elementele prefabricate vor fi curăţate de gheaţă, zăpadă şi impurităţi în zonele de îmbinare prin: răzuire, ciocănire uşoară, periere cu perii de sârmă, etc. - În funcţie de posibilităţi se preferă ca îndepărtarea gheţii şi zăpezii să se facă prin jet de aer cald, care pe lângă efectul de topire a zăpezii are şi pe cel de uscare a zonei de monolitizare. Nu se permite folosirea apei calde sau a aburilor decât dacă betonul de monolitizare se toarnă imediat, deoarece există pericolul formării unui nou strat de gheaţă. Se interzice de asemenea folosirea lămpilor cu benzină şi a oricărui alt mijloc de încălzire cu flacără deschisă, care afumă betonul şi armăturile, compromiţând aderenţa armăturilor în betonul de monolitizare şi buna legătură a acestuia cu betonul vechi. Betonul de monolitizare se va prepara şi se va aduce la punctul de turnare numai în stare încălzită, astfel că în momentul turnării să aibă temperatura de cel puţin +100C. După ce s-a realizat curăţarea perfectă a zonei de monolitizare, se va proceda la încălzirea lentă a prefabricatelor în punctele de îmbinare, prin suflarea de aer cald sau, dacă betonul se poate turna imediat, cu abur sau apă caldă. În toate cazurile încălzirea prefabricatelor se va face cel puţin până la temperatura

betonului

de

monolitizare.

După

turnarea

betonului

de

monolitizare, aceasta se va izola împotriva frigului prin acoperirea imediată sau se vor lua alte măsuri dintre cele prezentate anterior.

4.11 BETONAREA PE TIMP CĂDUROS

271

Temperatura prea ridicată a betonului în perioada de priză şi întărire are, ca şi temperatura prea scăzută, efecte negative : accelerarea nedorită a timpului de priză, fisurarea sporită a betonului, etc. Din aceste motive, la turnarea betonului pe timp călduros se vor avea în vedere următoarele reguli: -

temperatura maximă a betonului proaspăt nu va depăşi 30 0C (temperatura optimă este 20-250C).

- Prepararea betonului se face cu apă rece, agregate răcite şi întârzietori de priză şi de întărire, - Tipurile de ciment folosite vor fi cele cu adaosuri: II-V(se va ţine cont de specificul lucrării), - Transportul betonului se face cu mijloace de transport termoizolate, - Protecţia betonului după turnare cu rogojini, prelate etc.

CAPITOLUL 5 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR PENTRU REALIZAREA CONSTRUCŢIILOR DE ALIMENTĂRI CU APĂ ŞI CANALIZĂRI

5.1 C A P T A R E A A P E I

272

5.1.1 STUDIUL HIDROGEOLOGIC AL SURSELOR SUBTERANE

Forajele de studiu se vor amplasa, in formă de retea, in zona viitoarei captări subterane. Ele vor permite recoltarea urmatoarelor date: - adâncime, nivel apă, grosime strat, - permeabilitatea – porozitatea stratului de rocă, - viteza de curgere si debitul apei ca si variatia acestora pe zona studiată. Amplasarea captărilor de apa freatică sau de mica adâncime se va face amonte de centrul populat pentru a se evita poluarea sursei. Captările de mare adâncime se pot efectua si pe teritoriul localitătilor cu luarea unor masuri locale de protectie sanitară. Forajele de captare se vor amplasa de preferintă in linie - front de captare (mai ales la captarea apelor freatice). Frontul se va aseza perpendicular pe directia de curgere a apei in stratul subteran. Forajele (găuri circulare verticale) se pot prin executa metoda percutantă sau prin metoda rotativă. La fiecare din aceste metode extragerea materialului săpat (detritus) se poate face uscat (cu “ linguri” speciale) sau hidraulic (cu ajutorul unui curent de apă sau de noroi de foraj zis si noroi de sapă). Pentru consolidarea forajelor acestea pot fi tubate cu “burlane” metalice (filetate cap la cap sau telescopice). In alcatuirea unei instalatii de foraj intră: - turla sau trepiedul - utilajul de ridicat si de percutie sau rotire a coloanei de prăjini de foraj - garnitură (set) de prăjini de foraj - garnitură (set) de burlane metalice pentru tubarea forajelor

273

- set de scule pentru săpat (sape, dalti, burghie, carotiere, linguri, juguri, chei, etc.) Actionarea utilajelor de forat poate fi manuală sau mecanică (randament de 4 – 6 ori mai mare). La metoda percutantă (fig. 168) roca este săpată (spartă) prin ridicarea si eliberarea coloanei de prajini metalice prevăzută la partea inferioară cu dălti, sapă, etc.

Fig. 168

In cazul metodei rotative săparea se realizeaza prin rotirea coloanei de prăjini dotată la partea inferioara cu sapă, burghiu, etc… Pentru începerea unui foraj se sapă mai întâi o groapă de până la 2 m adâncime (şaht). Apoi se montează turla instalatiei si o podină (platformă) deasupra şahtului, în care există o gaură circulară cu diametrul primului burlan (cel exterior în cazul burlanelor telescopice). Se face cu un burghiu o gaură în 274

teren (pe câtiva metri) şi se lansează primul burlan de tubare a forajului. In continuare, se sapă în interiorul burlanului, acesta fiind introdus în teren pe masură ce avanseaza forajul. Burlanele pot fi recuperate la terminarea prospecţiunii dar pot câteodată să rămână în teren formând peretii viitorului puţ de exploatare. Schiţa instalaţiei pentru forare rotativă este prezentată în fig. 169

Fig. 169 Forarea rotativă este însotită de extragerea detritusului prin metoda hidraulică directă: noroiul de foraj (sau apa) este pompat prin coloana de prăjini de foraj si se ridică la suprafată prin spatiul dintre peretii forajului si prajini; la suprafată, noroiul este decantat si recirculat. Este folosită si metoda hidraulică indirectă la care noroiul de foraj se introduce, gravitational, printre peretii forajului si prăjini iar amestecul noroi plus detritus este absorbit (prin pompare) prin coloana de prăjini de foraj. Şi în 275

acest caz noroiul este decantat la suprafata terenului într-un bazin si apoi este recirculat. “Noroiul” de foraj ar puţea fi apa curată sau o suspensie de argilă sau bentonită, cu greutatea specifica

℘ = 10 – 12 KN/m3. De cele mai multe ori

este preferată apa.

a

b Fig. 170

In figura 170-b este prezentat tubajul telescopic al unui foraj executat prin metoda rotativă hidraulică (acesta duce la un consum mai mic de burlane de otel). Tronsoanele de burlan de otel vor veni în contact cu terenul pe maxim 30-40 m pentru a nu se bloca si a putea fi recuperate (extrase din teren). La adâncimi de peste 50-60 m se renuntă uneori la această recuperare.

276

5.1.2 PROCEDEE DE CAPTARE A APELOR SUBTERANE. Constructiile de captare a apei din straturile acvifere se clasifica în : constructii de captare verticale (prin puţuri sapate sau forate ) si captari orizontale (prin drenuri sau galerii). Alegerea tipului de constructie de captare se face în functie de debitul care trebuie captat, de grosimea, permeabilitatea si adancimea startului acvifer . Solutia aleasa trebuie sa fie economica si sigura în exploatare. Captarile verticale se adopta în urmatoarele cazuri : strat freatic de grosime mare, strat acvifer situat la adancimi de peste 7-8 m (freatic sau sub presiune) sau în cazul captarii simultane din mai multe straturi acvifere suprapuse. Captările orizontale se executa în situatia straturilor freatice de grosime mica (2-3m) si situate la adancimi sub 7-8 m . 5.1.3 CAPTĂRI VERTICALE CU PUŢURI Principalele elemente componente ale unei captări verticale sunt : puţurile, conductele de legatura între puţuri si camera (bazinul) colectoare. Clasificarea puţurilor se poate face : o dupa scop : puţuri pentru alimentari centralizate si puţuri pentru alimentari locale. o dupa sectiunea orizontala : cu diametru mare (pana la ordinul metrilor ) si cu diametru mic (de ordinul centrimetrilor sau zecilor de cm). o dupa materialul de constructie : din beton , beton armat, zidarie de caramida sau piatra, metal, material plastic, azbociment, etc. o dupa adancime : de mica adancime si de mare adancime (pana la sute de metrii ). o dupa procedeul de constructie : puţuri sapate, forate sau înfipte.

277

Puţurile sapate au, de obicei, forma rotunda. Pentru alimentarile centralizate cu apa ele au de obicei diametre peste 1,50 m iar pentru alimentarea unor gospodarii individuale, diametre de 0,8 – 1,50 m (aici se încadreaza si cele exploatate ca fantani). Un exemplu este prezentat în figura 171.

Fig. 171 Saparea puţurilor mari se face mecanizat iar a celor pentru alimetari locale se poate face si manual . Puţurile forate au diametre de 0,1- 1,50 m. Peretii sunt alcatuiti din coloane tubulare de otel, întroduse la executia forajului. Executia este similara cu a forajelor descrise la cercetarile hidrologice. În figura 172 este prezentat un exemplu de puţ forat într-un strat acvifer sub presiune.

278

Fig. 172

Puţurile înfipte sunt alcatuite din tubulatura metalica si se introduc în teren prin batere cu soneta sau prin vibrare. La capatul inferior sunt prevazute cu un sabot ascutit (conic) care usureaza înfigerea. Diametrele acestor puţuri sunt de 2,5-6 cm . Ele se folosesc la captarea unor debite foarte mici din straturile freatice situate la 3-4 m sub nivelul terenului. Pot fi dotate si cu pompe manuale (exemplu, în figura 173).

279

Fig. 173

Realizarea captărilor cu puţuri necesita în primul rând algerea uneia din cele trei scheme generale de amenajare (fig. 174). Prima schema (a) constă în utilizarea unei conducte în sifon care aduce apa din puţuri într-un puţ (bazin) colector. Din acesta apa este preluata prin pompare. În puţul colector este posibila tratarea apei cu dezinfectanti

(de

exemplu clor). Exista avantajul unei conducte de aspiratie mai scurte (puţ colector – statie de pompare). Conducta în sifon risca sa se dezamorseze daca estansarile de la îmbinari nu sunt perfecte (amorsarea sifonului se face cu o pompa de vacuum). Schema a doua (b) este organizata pentru pomparea cu o singura pompa cu conducte de aspiratie multiple (pentru fiecare puţ) . Ea pastreaza dezavantajele primei scheme dar este mai ieftina (lipsind puţul colector). În schema a treia (c) fiecare puţ are o pompa proprie. Refularile tuturor pompelor se unesc într-o conducta unica de refulare. Aceasta schema prezinta o 280

mai mare siguranta în exploatare decat primele doua dar echipamentul hidromecanic este mai imprastiat şi mai numeros (mai scump).

a

b

281

c 1- conducta în sifon

7- pompa de apa submersibila

2- conducta de aspiratie

8- sorb

3- puţ colector

9- motor electric

4- pompa de vacuum (vid)

10-

sp – statie de pompare

5- conducta refulare

11-

si – strat impermeabil

6- pompa de apa (centrifuga)

12- p 1,2,3 – puţuri de captare Fig. 174 (a, b, c)

CONSTRUCTIA PUŢURILOR

a) Constructia puţurilor sapate. Pentru alimentari cu apa importante puţurile sapate pot avea diametre de pana la 3 m si se construiesc de obicei sub forma de chesoane deschise din beton armat. Grosimea peretelui de beton al puţului va fi (δ): δ = 0, D + 0,10

[m]

(103)

în care : D- diametrul interior al chesonului (puţului) în metri.

282

Aceasta grosime este necesara pentru ca chesonul de beton sa aiba o greutate suficienta si sa învinga frecarea laterala cu pamantul pentru a avansa în teren în perioada de execuţie. Tehnologia de lucru are urmatoarele etape : - pe amplasamentul viitorului puţ se sapa o groapa cu diametrul ceva mai mare decat al chesonului de beton (pana la circa 50 cm deasupra nivelului apei subterane). - pe fundul gropii se monteaza cutitul inelar de otel al chesonului sau se betoneaza cutitul inelar din beton armat. - se cofreaza, se armează si se betoneaza peretele chesonului pe o înaltime de 2,5-3m . - se trece la sapare în interiorul chesonului si pe masura ce avanseaza sapatura chesonul patrunde în teren sub greutatea proprie, - se betoneaza un nou inel de cheson si apoi se continua saparea în interior ; se verifica în permanenta patrunderea pe verticala a chesonului ; pereti vor fi armati si vor avea centuri de armatura mai solida la fiecare tronson de 2,5- 3m ; în partea de perete al chesonului care va fi în stratul freatic se prevad barbacane (goluri pentru pătrunderea apei), - se repeta operatiile pana cand chesonul viitorului puţ va ajunge la cota prevazuta în proiect; la aceasta cota este bine sa se toarne pe fundul puţului o placa de beton de 50 cm pentru a preveni tasarile în timpul exploatarii. Daca apare necesitatea stoparii patrunderii nisipului fin în cheson prin barbacane se poate recurge la lansarea, simultan cu chesonul, a unei cămăşi metalice cu diametrul ceva mai mare iar între camasa si peretele de beton al chesonului se introduce pietris cu rolul de filtru sau geotextil (ulterior camasa metalica se recupereaza). Un puţ sapat dupa aceasta tehnologie este prezentat în figura 175.

283

Fig. 175

b)Constructia puţurilor forate Puţurile forate au în general diametre de 0,1- 1,50 m si sunt constituite din coloane tubulare de otel (atat peretele puţului cat si portiunea perforata din zona startului acvifer, numita coloana filtranta). Forajele se executa prin metoda uscata sau prin metoda hidraulica, descrise la paragraful priviind forajele de cercetare hidrogeologica. Puţurile forate reprezinta forma cea mai raspandita de realizare a captărilor verticale . La transversarea straturilor de apa agresiva (ph