TEHNOLOGII FOLOSITE LA LUCRARI DE MARI ADANCIME

TEHNOLOGII FOLOSITE LA LUCRARI DE MARI ADANCIME autori: Ana Maria Ionita, clasa a X-a F Theodor Savuscan, clasa a XII-a G Colegiul Tehnic de Arhitectura si Lucrari Publice I. N. Socolescu coordonator: ing. Prof. Grad I Mihaela Nitu The tehnological processes and instalations for depth-works have began with undeground walls for train circulations, hidrotechnical constructions, canals and galeries, passcrossed and parkins. These technologies were used in the period of 1980, when ࡖ equipments from France and Italy. Industrial age has realised heavy structures under earthlevel. This paper is offered to pupils and teachers, also to the projecting engineers. We find here systems for walls wich go down till 20 meters. In the second part, new proceedings, but classic also, are presented: classic because this type it was learned in faculty and new because the components bring some goodness.the concrete has special doze (contained) and the elements of mistained bring new materials and mor stiffness. Underground living spaces are built for cars and technical functions, over these riseing up tall buildings. 1. Introducere 2. Peleti Mulati 2.1 Ce este un perete mulat? 2.2 Care sunt principalele procedee de executie aplicate in tara noastra? 2.3 Care sunt fazele de executie al unui panou de perete mulat? 2.4 Care sunt caracteristicile utiliajelor folosite? 2.5 Care sunt materialele folosite pentru executarea peretelui mulat? 2.5.1 Ce este noroiul bentonitic? 2.5.2 Cum se prepara noroiul betonitic? 2.5.3 Cum se stabileste reteta pentru noroiul bentonitic? 2.6 Armarea peretelui mulat 3. Tehnologii factuale 3.1 Tehnologia prepararii betoanelor 3.1.1 Rolul marcii de ciment 3.1.2 Rolul aditivilor in compotarea betoanelor 3.1.3 Prepararea mecanica a betonului 3.2 Cofraje 3.3 Armare 4. In incheiere 1. INTRODUCERE Lucrarea se adreseaza atat tehnicienilor cat si muncitorilor constructori, atat proiectantilor de structuri cat si proiectantilor tehnologici, atat profesorilor cat si elevilor. Ca tehnica noua pentru perioada industrializarii, peretii mulati si-au gasit foarte repede largi domenii de aplicare: lucrari hidrotehnice (cuve etanse, chesoane, cazane, bonaje, rezervatoare, decantoare), lucrari edilitare ce comporta executarea unor canalizari sau galerii, lucrari de ࡖ urbana (metrouri, pasaje si parcari subterane), lucrari de sprijiniri care sustin masive de pamant. 2. PERETI MULATI 2.1. CE ESTE UN PERETE MULAT? Peretele mulat in teren este o tehnica noua cu inceputurile in anii 1950-1952 in Italia si consta in realizarea unei transee adanci fara sprijinirea obisnuia a peretilor sai, aceasta facandu-se cu ajutorul unui noroi de foraj. Sapatura odata terminata se umble cu beton turnat printr-o coloana de betoane, obtinandu-se in final un perete subteran continuu. Rolul de cofraj necesar turnarii peretelui il au peretii sapaturii, betonul mulandu-se pe forma si neregularitatile acesteia, de unde si denumirea de perete mulat. 1

In ultimele decenii peretii mulati s-au folosit ca lucrari de sustinere, fundatii, ecrane de protectie indeplinind functii de rezistenta cat si de etansare specifice peretilor de palplanse. In unele situatii acesti pereti devin parti componente ale constructiilor. Din punctul de vedere al alcaturii constructive, peretii mulati pot fi formati din piloti si panouri. Peretii din piloti se realizeaza cu tehnicile specifice pilotilor executati pe loc prin forare si pot fi alcatuiti din piloti joantivi sau din piloti secanti. In functie de marimea solicitarii, pilotii pot fi nearmati sau armati. Peretii din piloti secanti asigura o etansare mai buna decat cei din piloti joantivi. Peretii mulati din panouri se pot clasifica in: pereti mulati, la care corpul peretelui este realizat in intregime din beton turnat pe loc; pereti de tip mixt, la acre rosturile dintre panouri se realizeaza din elemente prefabricate, iar in camp panourile sunt din beton turnat pe loc. 2.2 CARE SUNT PRINCIPALELE PROCEDEE DE EXECUTIE APLICATE IN TARA NOASTRA? In tara noastra, peretii mulati turnati din panouri sunt executati folosind in general instalatii de excavare tip KELLY, ELSE, CIS. Instalatia KELLY este de origina franceza, brevetata de firma Soletanche. Numele de Kelly provine de la termenul american Kelly care denumeste prajina de foraj cu sectiune patrata. In esenta, procedeul consta in excavarea transeei adanci folosind o cupa cu falci actionata hidraulic. Cupa este legata rigid de o tija (Kelly) ce culiseaza intr-un ghidaj fixat de bratul unui utilaj purtator (macara pe senile). Uneori cupa poate fi prinsa doar prin cabluri de bratul macaralei. Sapatura este mentinuta de noroi bentonic. Dupa saparea transeei, aceasta se echipeaza si se umple cu beton. Instalatia ELSE (denumire de la firma constructoare Edilizia Lavori Sottosuolo Estrationi Italia) este folosita pentru excavarea transeei adanci cu o cupa care lucreaza pe principiul excavatorului cu lingura dreapta. Cupa coboara si urca in sapatura prin glisare pe un suport (catarg) fix si rigid. Saparea se executa sub noroi bentonitic. Este indicata in special in lucrari cu caracter liniar. Dupa excavarea panourilor se face betonarea panourilor cu aceiasi metoda ca in procedeul Kelly. Instalatia CIS (Circulation inverse Soletache) este o instalatie tipica de foraj cu circulatie inversa care sapa transee prin rabotare sau puturi alaturate. Noroiul se introduce prin cadere libera in sapatura, pamantul excavat fiind evacuat prin aspiratie, prin prajina de foraj. Instalatiile Kelly si ELSE sunt indicate in terenuri nisipoase, maloase, umpluturi. Argilele sunt sapaturi mai greu cu ELSE datoria dificultatii de a golii cupa. Terenurile dure, cu pietrisuri si bolovanisuri mari, nu pot fi executate cu aceste instalatii. CIS-ul are in general un randament mai scazut decat instalatiile Kelly si Else, dar paote fi folosit in teneruri in care acestea nu pot sapa. Avantajele acestor procedee constau in faptul ca realizeaza lucrari de sprijinire, fundatii, ecrane etansem cu reduceri insemnate ale consumatorilor de ciment, otel si manopera. Pot fi folosit in zone urbane, construite. Nu produc vibratii si socuri mari care ar periclita constructiile invecinate, cum ar fi in cazul palplanselor. Dintre lucrarile de pereti mulati, executate in tara prin aceste procedee, folosind echipamente din important sau pe cele adaptate, se pot aminti: hidrociclonul de tunder pe platforma industriala Targoviste; ecran de etansare dion beton pentru batalul de ape uzate al Fabricii Azomures (Targu-Mures); sute de mii de metrii patrati de pereti mulati de sustinere si ecrane de etansare, executati in Metroul din Bucuresti; ecrane de protectie pentru lucrari de amenajari hidrotehnice (Canalul Dunare Marea Neagra, sistem de irigatie pe malul Dunarii, etc.); lucrari de fundatii pe platforme industriale din Iasi, Calarasi, I. M. G. Bucuresti, etc.; lucrari de canalizari urbane Bucuresti; 2.3 CARE SUNT FAZELE DE EXECUTIE ALE UNUI PANOU DE PERETE MULAT? 2

Indiferent de utilajul folosit, fazele tehnologice de executie ale unui panou de perete mulat sunt aceleasi, incepand de la excavare si pana la betonare. Bineinteles ca, in functie de modul de realizare al panoului, pot aparea unele aspecte particulare. In plansele 4, 5, 6 sunt redate schematic etapele tehnologice de executie ale panourilor de pereti mulati cu instalatiile: KELLY, ELSE, CIS. 2.4 CARE SUNT CARACTERISTICILE UTILAJELOR FOLOSITE? Instalatiile pentru forat sunt mijloace directoare in lantul tehnologic de realizare a peretilor mulati, care, impreuna cu un ansamblu de echipamente si dispozitive, asigura executia peretilor. In mod frecvent, in tara noastra, pentru forat se utilizeaza instalatii tip Kelly si Else, iar in cazuri izolate instalatia C. I. S. Instalatiile Kelly pentru forat pereti importate din Franta au construict modelul instalatiilor de sapat cu greifer hidraulic executate in tara noastra. Instalatia este formata din utilajul de baza (utilaj de ridicat sau excavator) si echipamentul de sapare. Din aceasta categorie fac parte urmatoarele instalatii: Kelly 18, 24 si 31 m. realizate prin montarea echipamentului de sapare pe un excavator E1252 pentru adancimi de forare de 18 si 24 m. iar pentru adancimi de 31 m., utilajul de baza este macaraua pe senile E2508 si RDK instalatia ESH 20 Echipament de sapat cu greifer hidraulic montat pe excavator E1201, utilizata pentru forari la adancimea de 20 m.; instalatia ESGH 20-30 Echipament de sapat cu greifer hidraulic montat pe excavatorul E1252 B, pentru forari la adancimi de 20 m si respectiv 30 m. Echipamentul de sapare se compune din urmatoarele parti principale: scula de sapare; tija port-scula; ghidajul tijei protapul hidraulic; anrulor; grup pompare; 2.5 CARE SUNT MATERIALELE FOLOSITE PENTRU EXECUTAREA PERETELUI MULAT? noroi bentonitic: o bentonita (tragsel); o apa; o aditivi (C. M. C., P. A. A. H.); beton o ciment; o agregate; o apa; o aditivi intarzietori de priza; otel beton BENTONITA este o argila formata prin devitrificarea si descompunerea partiala a cenusii vulcanice si poseda proprietati thixotropice pronuntate. Se compune din stive de foite plate, asezate in structura paralel unele cu altele. Prin introducerea bentonitei in apa aceasta este absorbita crescand distantele dintre foite, acest fenoment explicand pe de o parte thixotropia care este proprietatea gelurilor de a deveni fluide cand sunt agitate si de a-si castiga rigiditatea cand trec in stare de repaus. Consecintele unei bune hidratari a bentonitei sunt realizarea unei thixotropii si vascozitati bune, caracteristici importante pentru noroaie bentonitice utilizate in executia peretilor mulati. Bentonita activa in stare bruta si in suspensie, utilizata la lucrari de pereti mulati, trebuie sa indeplineasca conditile din STAS 9305 73 (26). In tara noastra cele mai importante unitati producatoare de bentonita sunt: centrala minelor de fier si nemetalifere Cluj prelucreaza bentonita din zacamintele Valea Chioarului si Razoare; 3

intreprinderea de industrie locala Deva prelucreaza bentonita de Gura Sada. intreprinderea de industrie locala Alba Iulia prelucreaza argila bentonitica de la Oarla, Straja, Ciugrid; intreprinderea de industrie locala 1 Mai Satu Mare exploateaza zacamintele de la Orasul Nou (una din cele mai bune bentonite din tara); intreprinderea metalurgica Baia Mare; sectia de ciment Comarnic; alte unitati sunt la: Adam Clisi, Teleajen, Turda, Orsova; Aditivi de tipul poliacrilamidei hidrolizate (P. A. A. H.) si carbometilcelulozei (C. M. C.) sunt polimeri sintetici cu greutate moleculara mare folositi pentru imbunatatirea unor proprietati ale noroiului. Controlul calitatii se face pe baza N. I. D. Elaborate de Ministerul Industriei Chimice. Cimentul utilizat la prepararea betonului va fi verificat pentru fiecare lot livrat urmarindu-se prin incercarile de laborator timpul de priza, contanta de volum si rezistentele mecanice potrivit prevederilor STAS 8133 77 (27) iar temperatura cimentului la prepararea amestecului nu trebuie sa depaseasca 40 de grade. Agregatele necesare prepararii betoanelor vor corespunde prevederilor din STAS 1667-75 (30) in ceea ce priveste continutul de impuritati. Apa necesara prepararii suspensiei de bentonita activata si a betoanelor va avea proprietati conform STAS 740-73 (28). Aditivul interzietor de priza Replast utilizat la prepararea betoanelor trebuie sa corespunda conditiilor tehnice prevazute in C8-75 (16). Otelul beton folosit pentru confectioneaza carcaselor de armatura poate fi de tipul OB sau PC. Calitatea acestuia t rebuie sa fie conform standardelor si normativelor in vigoare (15). 2.5.1 CE ESTE NOROIUL BENTONITIC? Noroiul bentonitic este un material specific, esential in executia de calitate a peretilor mulati. Practica a demonstrat ca de calitatile corespunzatoare ale noroiului bentonitic folosit la excavarea branseei adanci depinde in ultima instanta capacitatea de etansare si rezistenta a pretilor mulati, deci eficienta lor. Elementele care sunt influentate in mare masura de caracteristicile noriului in diferitele faze de executie ale peretilor mulati sunt: stabilitatea peretilor transeei adanci in timpul exacavarii si betonarii; aderenta corespunzatoare beton armatura; etanseitatea rosturilor intre doua panouri ale peretelui; In esenta noroiul bentonitic este o suspensie coloidala de bentonita in apa. Rolul noroiului bentointic in excavarea transeelor adanci este mentinearea stabilitatii peretilor. Contrapresiunea, generata de greutatea sa specifica mai mare decat a apei, se aplica prin pelicula continua si etansa pe care o depune pe peretii spaturii. In termeni de specialitate aceasta se numeste turfa si este una din caracteristicile importante ale noroaielor bentonitice. Turfa are de asemenea proprietatea de a colmata porii pamantului impiedicand raspandirea fluidului de foraj in teren. Modul in care se manifesta proprietatile noroiului incearca sa fie sugerat in figura 20. Noroiul bentonitic folosit in activitatile de pereti mulati este mai putin pretentios decat cel folosit in lucrarile clasice de forare de sonde. 2.5.2 CUM SE PREPARA NOROIUL BENTONITIC? Prepararea noroiului bentonitic in santier se face cu diverse metode si mijloace cunoscute la noi in tara. Cea mai eficienta metoda pentru prepararea noroiului folosit la executia transeelor adanci este agitarea cu o inalta turbulenta a amestecului apa-bentonita printr-o pompa centrifuga adecvata cu turatie 1500 3000 rotatii pe minut. Utilajele cu rezultate bune sunt unitatile de preparare noroi de 1 mc. tip ELSE, de 1 mc. si 3 mc. tip Soletanche, de 1 mc. tip CMCIB de 3 mc. tip CCCF. Cantitatile de bentonita si aditivi sunt stabilite de laborator care emite o reteta pentru modul de preparare a noroiului. 4

Deasemenea pe baza incercarilor si functie de clitatea materialelor laboratorul stabileste timpul minim de malaxare a amestecului apa-bentonita-aditivi. Acest timp reprezinta durata necesara realizarii unei perfecte omogenizari a amestecului care va duce la hidratari ale bentonitei in timp cat mai scurt. Timpul minim orientativ pentru malaxare este de 3 5 minute. Utilajul folosit influenteaza in mod direct durata malaxarii unei sarje. Astfel cu cat motorul pompei centrifuge are turatie mai mare cu atat timpul de malaxare scade. Personalul laboratorului are obligatia sa verifice periodic respectarea timpului de malaxare a sarjelor de noroi bentonitic. Din malaxoarele de noroi (digestoare) noroiul este impins prin pompe in habe sau rezervoare in care acesta se depoziteaza in vederea hidratarii. Timpul de hitratare este stabilit de laborator si poate ajunge pana la 24 h. Pentru reducerea duratei de hidratare se face recircularea noroiului in habe (rezervoare) pentru a impiedica depunerea bentonitei si a distruge manifestarea thixotropiei. Noroiul poate fi folosit la excavare dupa hidratarea sa. 2.5.3 CUM SE STABILESTE RETETA PENTRU NOROIUL BENTONITIC? Stabilirea cantitatilor de materiale care se folosesc pentru prepararea unui metru cub de noroi bentonitic este atributia laboratorului de noroaie si betoane al santierului. Pe baza de incercari asupra materialelor se stabileste o reteta care indica in mod clar IN KILOGRAME din fiecare componenta si se afiseaza in mod vizibil la gospodaria de noroi, in imediata vecinatate a punctului de preparare a noroiului. 3. TEHNOLOGII ACTUALE 3.1 Tehnologia prepararii betoanelor Betoanele se prepara fie in statii de betoane, fie pe santier cu ajutorul betonierelor de mica capacitate si, uneori, manual. In functie de solicitarile la care va fi supus, de agresivitatea mediului in care va fi folosit, de alte conditionari speciale, se va alege marca si tipul de beton. 3.1.1 Rolul marcii de ciment si a cantitatii folosite (dozaj) Legaturile intre moleculele compusilor rezultanti in urma proceselor de hidratare hidroliza ale cimentului, care au loc in masa pastei de ciment apa sunt cele care confera principale caracteristici de rezistenta a betoanelor. Densitatea si forta de coeziune ale acestor legaturi sunt in stransa corelatia cu calitatea cimentului si cu dozajul sau in alcatuirea betoanelor. Diferentele existente intre marcile de ciment provin, in principal, din finetea de macinare a clincherului dar si in natura rocilor introduce in proces. Este adevarat ca o finite avasata de macinare conduce la sporirea rezistentei mecanice a betonului dar acesta este urmata de posibilitatea aparitiei unui numar prea mare de microsofturi in timpul contractiei sau sub actiunea sarcinilor. Crsterea dozei de ciment in raport cu doza de agregat, care va ramane constanta, determina o coeziune mai mare, tendinta de separare a apei scade, omogenitatea devine mai mare sip e o durata mai lunga si in general se obtine o lucrabilitate superioara. Rezistenta mecanica se majoreaza pe masura ce doza de ciment creste ajungandu-se totusi la un maxim ce ramane aproape constant indiferent de marireain continuare a dozei de ciment. 3.1.2 Rolul aditivilor in comportarea betoanelor Aditivii pot avea rol de acceleratori sau inhibitori si proceselor principale ce se desfasoara in mortare, betoane, gleturi. Aditivarea se poate face fie prin dizolvarea aditivilor in apa de amestec ( aditivi solubili) fie prin inglobarea lor in praful de ciment in timpul procesului de fabricatie al acestuia. Printre domeniile a caror insusire naturala poate fi influentata de aditivi enumeram: intervalul de priza si intarire, lucrabilitatea, rezistenta mecanica, comportarea la inghet-dezghet, impermeabilitate, proprietatile anticorozive. Enumeram in continuare domeniile principale in care aditivii sunt folositi pentru a influenta caracteristicile principale ale acestora. - ADITIVI DE FLUIDIZARE - ADITIVI DE ANTRENARE A AERULUI - ADITIVI SUPERPLASTIFIANTI 5

- ADITIVI PENTRU INTARZIEREA PRIZEI - ADITIVI DE IMEPERMEALBILITATE Modul de actiune al aditivilor facand parte din acesta grupa difera de la produs la produs. O prima grupa se refera la aditivi capabili sa reactioneze cu hidroxidul de calciu cu formare de saruri gelificate care astupa capilarele betonului impiedicand infiltrarea apei. Administrarea de aidtivi cu puternic caracter hidrofug si care se aduna pe suprafata capilarelor are rolul de a conferi reducerea permeabilitatii betoanelor. 3.2 Cofrarea Fig 1 Fig 2 Fig3 Fig 4 6

Fig 5 Plansee cu placi de beton armat la cladiri cu pereti portanti transversali din zidarie 1 perete portent; 2 perete de rigidizare; 3 placi de beton armat; 4 casa scarii 7

Fig 6 8

Fig 7 9

10 Fig 8

11

12

3.1.5 Prepararea mecanica a betoanelor Betoniera mobile este un utilaj foarte mult foarte mult folosit pentru prepararea mortarelor, sapelor si betoanelor(cantitati moderate). Capacitatea acestora este diferita, incepand de la 100l si ajungand la cateva sute de litri. Principalele parti componente ale uei betoniere sunt: grupul de antrenare format dintr-un motor electric monofazic, un pinion si o coroana dintata, cuva betonierei cu o forma, de regula, dublu tronconica, parghie de basculare si sasiul. In interiorul cuvei sunt montate niste sicane metalice fixe. Prin rotirea cuvei, materialul cade gravitational peste sicane si astfel are loc omogenizarea betonului. In timpul functionarii, axul cuvei este inclinat la cele mai multe dintre modele. Exista si modele cu ax orizontal. Capacitatea unei betoniere mobile este de 50-60% din capacitatea cuvei. Ordinea de introducere a materialelor in cuva este urmatoarea : apa,ciment,nisip,pietris. Descarcarea cuvei se face prin bascularea acesteia cu ajutorul unei parghii actionate manual. POMPA DE BETON La noi mai tarziu, la altii rpin anii 60, a inceput ridicarea betonului crud cu pompele de beton. Exista o gama de inaltimi de ridicare in functie de tipul pompei si de puterea motorului. Oricum, cladiri de peste 10 etaje sunt accesibile cu usurinta pompelor de beton performante. Modalitatea de ridicare a betoanelor influenteaza retetele de obtinere. Betoanele destinate ridicarii cu pompele de beton au un continut mai mare de agregate cu granulatie fina iar continutul de ciment sa nu fie sub 250-280 Kg/m3. Suma volumului particulelor fine inclusiv cimentul nu trebuie sa fie sub 400-500 Kg/m3. Este recomandat gradul de lucrabilitate L3-L4 cu granulozitate continuo si un modul de finete al nisipului sub 2,5. Aditivii (plastifianti,fluidizanti, super plastifianti) usureaza pomparea dar pot influenta antrenarea aerului in beton. Normativele impugn ca marcile de betoane pompate sa fie B 150, B 200, B 250 si B 300, lucrabilitatea acestora sa fie L3/L4( trasare 8-12 cm ) daca nu au aditivi si L4/L5( trasare 15 3cm) daca au aditivi superplastifianti. Continutul in parti fine ( 0,2 mm) va fi de 370-500 Kg/m3 pentru betoane din agregate 0-31 mm si de 420-550 kg/m3pentru agregate de 0-16 mm. Inainte de inceperea pomparii,este necesar ca pompa sa fie amorsata cu o zeama de ciment ( o parte apa si doua parti ciment). Este foarte daunatoare practica unor pompagii de a utilize, pentru amorsare, mocirla din pamant si apa in lipsa cimentului. COMPACTAREA BETONULUI Vibrarea betonului este astazi cel mai utilizat procedeu de compactare a betoanelor. El consta in introducerea in masa betonului proaspat turnat a unui dispozitv electro-magnetic generator de vibratii puternice sau prin vibrarea peretelui de cofrag cu un dispozitiv de asemenea actionat electric dar adaptat specificului de folosire (placa vibratoare). Vibratoarele de profunzime sunt metalice, au forma cilindrica si sunt alimentate de regula, la 220V. Ele trebuie folosite cu multa atentie. Daca peretii cofragului sunt fragile, legaturile de sarma slabe, in timpul vibrarii pot ceda. De asemenea, o vibrare prea puternica de natura betonului supus acesteia poate provoca afanarea sau segregarea. Vibratiile generate de vibrator sunt caracterizate de frecventa, amplitudine si timpul de aplicare al acestora asupra betonului. INCHEIERE: In anii 1981 s-au executat cu tehnica peretilor mulati lucrari ample de mare adancime. In perioada postdecembrista, cele mai inseminate realizari au folosit tehnologii tipice studiate la facultate si care au fost pezentate in capitolul 3. Acestea se insira astfel: subsoluri inalte pentru sedii de birouri cu multe niveluri, simboluri pe 3 etaje de parcare, in special subsoluri tehnice la cladiri foarte inalte. Noi recomandam reactualizarea peretilor mulati in cazul in care sefii de proiect inchiriaza utilaje si un studiu comparativ ar analiza eficienta acestora fata de tiparele de cofraj actuale pentru lucrari la multi metri sub pamant. 13

BIBLIOGRAFIE: 1. TEHNOLOGIA LUCRARILOR DE IZDARIE, ARMARE SI COFRARE Matei Florea, Tiberiu Damian. M.A.S.T 2007,Colectia : Poti face si singur. 2. PERETI MULATI Indrumator COCC/IPC 1981 Ministerul Constructiilor Industriale Intocmit N.GABREANU-IPC. 3. www.condoreurope.com 4. http://www.acuz.net/html/planseele-constructii.html 14