COMPONENTII BETONULUI – AGREGATE PENTRU BETOANE

GENERALITĂŢI

Agregatele sunt materiale granulare naturale sau artificiale care se folosesc la

prepararea mortarelor şi betoanelor de ciment şi la alte lucrări de construcţii.

In general agregatele in starea for naturala, nu se pot folosi, decat la betoane de clase

inferioare si in nici un caz nu corespund conditilor tehnice si cerintelor standardizate. Pentru

betoane armate sau betoane precromprimate ele necesita o pregatire mai complexa. in functie

de calitatea sursei sau in functie de pretentiile betonului care se prepara.

Agregatele se pot obţine din roci naturale, în mod direct sau prin operaţiuni de sortare-

concasare (balast, nisip, pietriş, provenite din albiile râurilor şi lacurilor sau piatră spartă, prin

concasare ori prin procedee industriale – agregate de concasaj).

Agregatele ocupă cel puţin 75% din volumul betonului şi de aceea calitatea acestora

influenţează direct caracteristicile de rezistenţă şi durabilitatea betonului.

Toate agregatele sunt reactive, diferenţa dintre ele constând numai prin caracteristicile

reacţiilor la care participă (natură, intensitate, viteză, efect).

Agregatul este un material mult mai ieftin decât cimentul şi de aceea este avantajos să aibă o

pondere cât mai mare în compoziţia betonului. De asemenea, agregatul asigură betonului o mai mare

stabilitate a volumului şi o durabilitate ridicată. Proprietăţile unui agregat depind în totalitate de

proprietăţile rocii originale: compoziţie chimică şi mineralogică, caracterele petrografice, greutatea

specifică, durabilitate, rezistenţă, stabilitate fizică şi chimică, structura porilor etc. Pe de altă parte,

agregatul poate căpăta şi unele proprietăţi diferite de roca din care a derivat: forma şi dimensiunea

particulelor, textura, absorbţia etc. Toate aceste proprietăţi pot influenţa capital calitatea betonului fie

în stare proaspătă, fie în stare întărită.

Clasificări

Principalele criterii de clasificare ale agregatelor sunt următoarele:

a. după natură: agregate minerale sau organice (pentru betoanele obisnuite se vor lua in

consideratie doar agregatele minerale);

1

b. după provenienţă: agregate naturale şi artificiale (pentru betoanele obisnuite se vor lua in

consideratie doar agregatele minerale);

Agregate naturale:

din roci eruptive: granit, granodiorit, sienit, bazalt, porfir, diorit, andezit, gabrou etc.;

din roci sedimentare necimentate, rezultate prin degradarea şi sfărmarea naturală a

unor roci eruptive, metamorfice sau sedimentare;

din roci sedimentare de cimentare: brecii, gresii, calcare, travertin, ori prin acumulări

de resturi organice: calcare cochilifere, diatomitul etc.;

c. după densitatea în grămadă:

Clasificarea agregatelor după densitatea în grămadă în stare afânată şi uscată

Densitatea în grămadă în stare afânată

şi uscată (kg/m3)

Clasificare după densitate

≥ 2001 Foarte greu1201-2000 Greu (utilizat în mod curent)901-1200 Semigreu (cu densitate mijlocie)601-900 UşorSub 600 Foarte uşor

d. după forma granulelor: ovoidală, rotunjită, poliedrică, lamelară (plată, solzoasă, aşchioasă),

aciculară (alungită) etc.;

e. după mărimea granulelor, agregatele naturale se clasifică astfel:

nisipuri (agregat fin); 0-7 mm, având sorturile (fracţiunile): 0-0,2; 0,2-1; 1-3; 2-5; 3-5;

3-7 (3-8) mm;

pietrişuri 7-70 mm, având sorturile: pentru pietriş 7-16; 16-31; 31- 40; 40-71 mm;

balasturi (amestecuri naturale de nisip şi pietriş) 0-31; 0-40; 0-63; 0-71;

piatra sparta 5 - 63 mm, având sorturile: 5-10; 8-16; 10-20; 16-25; 20-40; 25-3; 40-

63 mm;

f. după gradul de rotunjire şi gradul de uzură:

bine rotunjite, fără păstrarea suprafeţelor şi colţurilor iniţiale;

rotunjite, cu suprafeţele iniţiale aproape şterse;

subrotunjite, cu grad mare de uzură şi suprafeţe reduse ca dimensiuni;

angulare, cu semne slabe de uzură.

2

g. după granulozitate:

agregate cu granulozitate continuă, în care se găsesc toate sorturile (fracţiunile)

intermediare: 0-2; 0-3; 0-5; 0-7; 0-10; 0-20; 0-31; 0-71 mm;

agregate cu granulozitate discontinuă, în care lipsesc unul au mai multe sorturi

(fracţiuni);

agregate monogranulare, în care granulele au aceeaşi mărime sau mărimi foarte

apropiate: 3-5; 5-7; 7-10; 10-15; 15-20; 30-40; 40-60 mm.

h. din punct de vedere mineralogic, agregatele se împart astfel:

Clasificarea agregatelor naturale în funcţie de tipul de rocii B.S 812: 1967

Grupa bazaltului Grupa şisturilor Grupa gabrouluiAndezit

Bazalt

Porfirite bazice

Diabaz

Dolerit de tipuri diferite,

inclusiv theralit şi teschenit

Epidiorit

Şist hornblendic

Lamprofir

Dolerit curaţifer

Spiti

Grupa granitului

Gnais

Granit

Granodiorit

Granulit

Pegmatit

Diorit cuarţifer

Sienit

Grupa calcarului

Dolomit

Fillit

Şist

Ardezie

Alte roci şistoase

Grupa Flintului

Chert

Flint (silice)

Grupa rocilor granulare

Grosiere

Aglomerat

Arkoză

Brecie

Greywacke

Grit

Gresie

Tuf

Grupa porfirului

Aplit

Dacit

Felsit

Granofir

Diorit bazic

Gnais bazic

Gabrou

Hornblendă (rocă)

Norit

Peridotit

Pierit

Serpentină

Grupa corneenelor

Roci alterate de contact de

toate felurile cu excepţia

marmurei

Grupa cuarţului

Ganister (argilă refractară

bogată în silice)

Gresii cuarţitice

Cuarţite recristalizate

3

Calcar

Marmură

Keratofir

Microgranit

Porfir

Porfirit curaţifer

Riolit

Trachit

i. după tehnologia de prelucrare, agregatele se împart în:

agregate neprelucrate (extrase direct din albiile râurilor şi lacurilor – de balastieră);

agregate prelucrate (de concasaj): nisip de concasaj şi piatră spartă - cu granule

colţuroase, muchii vii şi suprafaţă rugoasă;

CONDIŢII DE CALITATE A AGREGATELOR MINERALE GRELE

Conditile tehnice si de control al calitatii agregatelor, utilizate la realizarea

betoanelor grele. compacte, sunt evidentiate in STAS 1667 - 76 si STAS 4606 - 80.

Agregatele minerale grele (naturale), pot fi utilizate în compozi ii de betoane dacţ ă

îndeplinesc urm toarele condi ii:ă ţ

- Agregatele trebuie sa provina din roci stabile, care sa asigure granulelor o rezistenta

proprie mai mare decat a betonului:

Rag > 1,5 Rb

Rocile preferate sunt cele dure, in general cele eruptive; se admit agregate din roci `

sedimentare, cu conditia ca liantul sa fie calcaros si nu argilos (marnele sunt excluse). -

granulele de agregat trebuie sa fie bine conformate, adica:

b/a > 0,66; c/a > 0.33

in care:

a, b si c sunt dimensiunile pe trei directii rectangulare ale granulei, pentru betoane de

importanta redusa si clasa mica, se admit rapoartele:

b/a > 0,40; c/a > 0,25.

- suprafata rugoasa, asigura o aderenta mai buna la pialra de ciment (cazul granulelor

provenite din concasare), dar necesita o cantitate mai mare de apa si ciment, pentru

aceeasi lucrabilitate, (datorita suprafetei specifice mai mari). Se recomande ca la

4

utilizarea agregatelor concasate, acestea sa se combine cu nisip de rau, fractiunea

0...3) mm.

- marimea maxima a granulei, trebuie corelata cu dimensiunea minima a sectiunii transversale

a elementului de constructie si cu distanta dintre armaturi.

D < (a + 5) mm;

D < d / 3 pentru placi;

D < d / 6 pentru recipienti si monolitizari;

D < d / 5 pentru celelalte elemente de constructie;

1. Unde :

a. - este distanta libera intre armaturi, in mm

d. - este dimensiunea minima transversal a elementului de constructie

D. - diametru maxim al granulei agregatului, in

- stabilitate fizico – chimică; nu se alterează în prezenţa aerului, apei şi îngheţ-dezgheţului;

- nefavorizarea reacţiilor alcali – agregat;

- inexistenţa unor impurităţi în masa de agregate, care să influenţeze negativ procesele chimice şi

fizice din masa betonului: particule vegetale, cărbune, argile, mică etc.In anumite limite sunt

admise in masa de agregate urmatoarele impuritati: mica (1%), carbune (0,5%), humus galben,

argila (0,25-1,5%), parti levigabile (1-3%), saruri solubile (1,2%), etc. Nu sunt admise urmatoarele

impuritati: resturi animale sau vegetale, pacura, uleiuri, pelicule aderente de argila, materiale

aderente care izoleaza agregatul de liant, sulfati, sulfuri, etc.

GRANULOZITATEA AGREGATELOR ŞI MĂRIMEA GRANULELOR

Granulometria este operaţia de laborator prin care se determină granulozitatea (compoziţia

granulometrică) a agregatului în diferite sorturi (fracţiuni).

Prin granulozitate (sau compoziţia granulometrică) a unui agregat se înţelege compoziţia

procentuală (în greutate) a diferitelor sorturi ce alcătuiesc agregatul.

Granulozitatea agregatelor este caracterizată în principal de următorii factori:

- aria totală a granulelor;

- volumul relativ ocupat de agregat;

- conţinutul de parte fină şi de parte grosieră.

5

Mărimea maximă a granulelor de agregat se stabileşte după mai mulţi parametrii (vezi

rezolvarea calitativă a compoziţiei betonului), dar în principal este influenţată de dimensiunile minime

ale elementului de construcţie, distanţa minimă dintre armături, înălţimea de turnare a betonului etc.

Un aspect important îl constituie suprafaţa specifică totală a volumul de agregat, care

influenţează direct cantitatea de apă necesară la amestecare, cu toate avantajele şi dezavantajele

care decurg din acestea.

Pentru un agregat dat şi o dimensiune maximă a granulei stabilită după criteriile din normative,

aria totală depinde de proporţiile fracţiunilor componente ale agregatului total. Proporţiile fracţiunilor

vor fi stabilite astfel încât să se obţină un volum minim de goluri.

Pentru fiecare dimensiune maximă a agregatelor sunt trasate câte patru curbe dar ţinând cont

de prezenţa unor fragmente de agregat mai mari sau mai mici decât intervalul de granulaţie folosit şi

de variaţia dimensională din fiecare fracţiune, granulaţia practică se va găsi în vecinătatea acestor

curbe. Astfel, exista “zone de granulometrie”, care se desfăşoară de la granulaţia cea mai fină până

la cea mai grosieră .

Incadrarea compozitiei granulometrice a unui agregat, in zonele generale de granulozitate, sau

in cele preferentiale, determine necesitatea fragmentarii pe sorturi a agregatului, obtinut din

zacaminte naturale, sau artificiale (prin concasare) si recompunerea lui, la prepararea betonului,

in proportie corespunzatoare curbei de granulozitate impuse, proces care se realizeaza prin

dozarea (masurarea cantitatilor corespunzetoare fiecarui sort), inainte de introducerea lor in

utilajul de amestecare a betonului.

Considerente economice, de utilizare integrala a agregatelor extrase din zacaminte naturale,

sau obtinute prin concasarea rocilor, determina necesitatea unei prelucrari complexe a agregatelor

prin sortare si concasare(eventual reconcasare), a granulelor a caror dimensiuni depasesc valoarea

"D" adoptata. In unele cazuri este necesara si spalarea agregatelor, care se combina de obicei

cu sortarea prin ciuruire, operatie care devine mai eficienta, daca se face sub jet de apa.

Cu toate acestea, la recompunerea agregatelor, pentru a corespunde curbelor de granulozitate

normate, apar uneori sorturi excedentare, in general sub 3 mm. si peste 16 mm. respectiv

deficitare intre 3 si 16 mm. Pentru utilizarea integrala a agregatelor produse, se poate lua in

considerare si o solutie mai pulin frecventa, dar acceptabila in anumite conditii, adica adoptarea

pentru agregate a unei granulozitati discontinue. Discontinuitatea curbei de granulozitate a

agregatelor trebuie realizata astfel incat, usual ele corespund fractiunii inferioare, sa se

incadreze in spaţiul ramas liber intre trei granule apartinand fractiunii grosiere, tangente intre

ele, in acelasi plan

6

Agregatele cu granulaţie discontinuă se pot utiliza pentru orice beton, dar ele dau rezultate bune în

două cazuri:

- pentru betoane coloidale (cu agregate preamplasate)

- pentru betoane cu agregat aparent.

In categoria betoanelor cu granulozitate intrerupta, se pot mentiona si betoanele

ciclopiene, cu granule de (200 – 300) mm. (bolovani) la care lipseste fractiunea (3I-200)

mm. Din lipsa lucrabilitatii total necorespunzatoare, aceste betoane nu se realizeaza prin

amestecarea tuturor fractiunilor de agregat cu cimentul si cu apa, ci prin inglobarea

directa a fractiunii (200 – 300) mm in betonul cu fracliunea de (0.2 – 31) mm, la punerea

lui in opera.

Pe o curbă granulometrică, granulaţia discontinuă se prezintă printr-o linie orizontală în

intervalele de dimensiuni care lipsesc.

Exemplu de

curbă de

granulozitate

discontinuă

pentru agregate

având dimensiuni

maxime de 31

mm

In normativele actuale, curbele de granulozitate sunt transpuse in tabele ce pot fi interpretate si

utilizate mai usor.

7

Granulozitatea optima a unui agregat este aceea care creeaza conditii pentru obtinerea unei

compactitati maxime si a unei bune lucrabilitati.

FORMA GRANULELOR ŞI TEXTURA ACESTORA

Forma granulelor modifică volumul de goluri dintre acestea. Granulele de formă neregulată

alungite şi aşchioase, conduc la un volum de goluri mai mare şi scad lucrabilitatea şi compactitatea

amestecurilor, fapt ce va influenţa negativ durabilitatea betonului întărit.

Principalele aspecte care sunt importante din punct de vedere al formei şi texturii agregatelor

sunt:

- gradul de rotunjire; se referă la angularitatea (inversul rotunjirii) muchiilor şi colţurilor granulei,

dictată de rezistenţa şi abraziune a rocii şi de uzură la care a fost supusă;

- sfericitatea; definită ca o funcţie a raportului dintre aria totală a suprafeţei granulelor şi volumul

agregatului; sfericitatea depinde în principal de stratificaţia rocilor din care au derivat granulele

agregatului;

- proporţia granulelor solzoase; (cu diametrul minim sub 0,6 din diametrul luat ca medie a ochiurilor

sitei la care se raportează fracţia);

- textura suprafeţei; (care influenţează considerabil rezistenţa betonului) depinde de dimensiunea

granulelor şi de caracteristicile rocii-mamă. În general, rugozitatea unui agregat poate fi apreciată

vizual, dar pentru o apreciere obiectivă există o clasificare:

8

Textura superficială a agregatelor după BS 12 -1967

Grupa Textura

superficială

Caracteristici Exemple

1 Sticloasă Spărtură concoidală Silex (silice, cuart), zgură

sticloasă2 Netedă

(lustruită)

Provenite din albii de rău sau din

spargerea rocilor laminate sau fin-

granulare

Pietriş sau nisip grosier, chert,

şist, marmură, unele riolite

3 Granulară Granule mai mult sau mai puţin

uniform rotunjite

Gresie, oolite

4 Rugoasă Fragmente cu spărtura rugoasă

(aspră) din roci cu granulaţie

fină sau medie, conţinând constituenţi

cristalini greu de distins.

Bazalt, felsit, porfir, calcar

5 Cristalină Conţinând constituenţi cristalini uşor

vizibili

Granit, gabrou, gnais

6 Structură în

fagure

Cu pori vizibili sau cu cavităţi Cărămidă, piatră ponce, zgură

spumoasă, clincher, argilă a

expandată

În concluzie, se poate afirma că forma şi textura de suprafaţă a unui agregat influenţează

rezistenţa betonului. De asemenea, un agregat mai rugos măreşte forţa de aderenţă dintre granule şi

matricea de ciment, dar scade lucrabilitatea betonului.

ADERENŢA AGREGATULUI LA PASTA DE CIMENT

Aderenţa dintre agregat şi pasta de ciment influenţează direct, în special, rezistenţa la

încovoiere a betonului, prin gradul de interpătrundere a pastei de ciment între rugozităţile suprafeţei

agregatului.

Suprafeţe neregulate (specifice agregatelor de concasaj), împreună cu o natură moale şi

eterogenă a rocilor, conduc la o aderenţă sporită cu pasta de ciment.

Există de asemenea, influenţe asupra acestei aderenţe, legate de proprietăţile fizico – chimice

ale agregatelor, compoziţiei mineralogice ale rocilor şi caracteristicile electrostatice a suprafeţei

granulelor.

9

În general, într-o epruvetă de beton spart, trebuie să se observe o predominare a granulelor

smulse din masa de beton, în raport cu cele sfărmate.

GREUTATEA SPECIFICĂ ABSOLUTĂ ŞI ÎN GRĂMADĂ

Greutatea specifică absolută se referă la volumul de material solid, excluzând porii.

Greutatea specifică aparentă a unor tipuri de roci

Roca Greutatea specifică medie Kg/dmcBazalt

Silice

Granit

Gresie grosieră

Corneene

Porfir

Cuarţit

2,80

2,54

2,69

2,69

2,82

2,73

2,62

Greutatea specifică aparentă este raportul între greutatea agregatului uscat în etuvă conform

normativelor şi greutatea apei care ar ocupa un volum egal cu al solidului (incluzând porii

impermeabili). Cu alte cuvinte, greutatea specifică aparentă a agregatului depinde de greutatea

specifică a mineralelor componente şi de volumul golurilor.

La dozarea volumetrică, este necesară cunoaşterea greutăţii agregatului ce va ocupa un

volum dat. Acesta se numeşte greutate specifică în grămadă şi depinde de gradul de îndesare al

agregatului, în funcţie de forma granulelor şi compactitatea obţinută astfel.

POROZITATEA ŞI ABSORBŢIA AGREGATULUI

Porozitatea şi absorbţia agregatului influenţează direct aderenţa granulelor de pasta de

ciment, rezistenţa betonului la îngheţ-dezgheţ şi rezistenţa la abraziune.

Porii agregatului variază ca dimensiune şi pot fi repartizaţi fie numai în interiorul granulelor, fie

cu deschidere spre suprafaţa granulelor, fie cu ambele cazuri.

Când toţi porii agregatului sunt umpluţi se spune că acesta este saturat şi uscat la suprafaţă.

Este necesar să se cunoască umiditatea agregatului înainte de introducerea lui în procesul de

prepararea a betonului, altfel vor apărea fenomene de inconstanţă a lucrabilităţii acestuia, mai ales în

primele 15…30 min după preparare (după primele 15 min. absorbţia se reduce sau se opreşte, ca

urmare a „învelirii” granulelor de către pasta de ciment).

10

UMIDITATEA ŞI ÎNFOIEREA AGREGATULUI

Un agregat expus precipitaţiilor reţine o cantitate considerabilă de umiditate pe suprafaţa

granulelor şi păstrează această umiditate în interiorul haldei, un timp îndelungat. Acest fenomen este

preponderent în cazul agregatului fin (nisipuri). Agregatul grosier reţine apă în cantităţi mult mai

reduse decât nisipul.

În cazul nisipului apare şi fenomenul “înfoierii”. Acest fenomen constă în creşterea în volum a

nisipului (raportată la unitatea de greutate). Cauza “înfoierii” este constituită de peliculele de apă care

fac ca particulele de nisip să se distanţeze între ele.

Gradul de “înfoiere” depinde de procentul de umiditate din nisip şi de fineţea acestuia (de

exemplu la 5…8% umiditate, se produce o “înfoiere” de 20…30%).

La agregatele grosiere, creşterea de volum în prezenţa apei este neglijabilă, fiindcă grosimea

peliculei de apă este foarte mică comparativ cu dimensiunea granulelor.

Descreşterea volumului

real al nisipului datorită

înfoierii (pentru un volum

constant de nisip umed).

Coeficientul de înfoiere

pentru nisipuri cu diferite

conţinuturi de umiditate.

IMPURITAŢI ÎN AGREGAT

Sunt trei categorii de materiale dăunătoare care pot fi întâlnite în agregat:

- 1. Impurităţi, care perturbă reacţiile de hidratare a cimentului.

- 2. Depuneri pe granule, care reduc aderenţele agregat-pastă de ciment.

11

- 3. Particule fără rezistenţe sau instabile ca volum.

Impurităţi organice. Materia organică din masa agregatului apare din descompunerea substanţelor

organice (în principal taninul şi derivaţii săi), sub formă de humus şi sol organic. Aceste impurităţi se

regăsesc de obicei în nisipuri, agregatele grosiere fiind spălate mai uşor.

Argila şi mâlul. Argila apare în agregat sub formă de învelişuri ale granulelor, având efecte nocive

de rupere a aderenţei între agregat şi pasta de ciment şi deci modificând în sens negativ rezistenţele

şi durabilitatea betonului.

Mâlul este constituit din particule fine (până la 0,02 mm), prin alterări naturale. Poate forma

pelicule peste granulele agregatelor sau poate acţiona în particule liber.

Praful de concasare. Rezultă din procesul de sfărmare a rocilor la dimensiunile stabilite prin

concasare.

Acţionează ca şi mâlul, prin pelicule peste granulele de agregat sau în suspensie de particule.

Prin fineţe, perturbă cantitatea de apă în amestec, având suprafeţe specifice totale ce nu pot fi

neglijate.

Particule cu volum instabil. Există două categorii de particule cu volum instabil:

- particule care nu îşi menţin integritatea;

- particule care se dilată şi se “sparg” la efectul îngheţ-dezgheţului.

Cele mai des întâlnite particule cu caracteristicile de mai sus sunt: marno-argilele, bulgării de

argilă, lemn şi cărbune. Ele favorizează coroziunea şi oxidarea şi influenţează negativ rezistenţele

betonului prin dilatare.

Mica acţionează defavorabil asupra reacţiilor de hidratare a cimentului şi influenţează

cantitatea de apă din compoziţie şi deci rezistenţa betonului.

REACŢIILE DINTRE ALCALII ŞI AGREGAT

Cele mai frecvente reacţii chimice dintre agregat şi pasta de ciment este produsă între constituenţii

activi ai silicei din agregat şi alcaliile din ciment.

Reacţiile debutează cu atacul hidroxizilor alcalini din ciment asupra mineralelor silicioase din

agregat şi formează un gel care are proprietatea de a se dilata foarte mult prin absorbţie de apă.

12

De asemenea, cantitatea de apă neevaporată din pasta de ciment şi permeabilitatea aceleiaşi

paste, influenţează desfăşurarea reacţiilor alcalii-agregate.

Expansiunea determinată de reacţiile alcalii-agregat poate fi redusă sau neutralizată prin adăugarea în beton a silicei fine reactive (trasuri de tip pyrex sau cenuşă de termocentrală)

PRELUCRAREA SI INOBILAREA AGREGATELOR

Pentru a corespunde conditiilor de calitate cele prevazute de standarde, agregatele

provenite din surse naturale, sau produse artifcial, trebuie supuse in general prelucrarii. sau

innobilarii.

Prelucrarea si inobilarea agregatelor, se poate face pe cale manuala, sau mecanizata.

Prelucrarea manuala a agregatelor, duce in general la o productivitate scazuta, din care

cauza se foloseste foarte rar si la lucrari de mica importanta.

De aceea, in continuare se va trata in extenso, numai prelucrarea si inobilarea mecanizata a agregatelor, care cuprinde activitati tehnologice de concasare, sortare si spalare a agregatelor.

SORTAREA AGREGATELOR

Sortarea. este operatia prin care un amestec de agregate de dimensiuni variate, este

impartit in fractiuni avand dimensiunile indicate, pentru prepararea betonului.

Fractionarea agregatelor pe sorturi, este necesara atat pentru eliminarea granulelor ce

depasesc dimensiunea maxima admisa, in functie de dimensiunile minime ale sectiunii

transversale ale elementului de beton, cat si de distanta libera dintre armaturi, pe de o parte,

precum si pentru recompunerea lor ulterioara in proportia necesara, pentru obtinerea

granulozitatii dorite.

Sortarea agregatelor este necesara, chiar atunci cand curba amestecului natural este

corespunzatoare. din punct de vedere al granulozitatii, dar raportul dintre dimensiunea maxima

si minima este mare, intrucat in procesul de manipulate si transport (desarcare prin cadere

libera), granulele se separa in mod natural dupa marime. cele de dimensiuni mari (si grele)

grupundu-se la baza gramezii, iar cele de dimensiuni mici (si usoare) ramanand la partea ei

superioara.

PROCEDEE DE SORTARE.

Dupa modul de executie sortarea agregatelor poate fi facuta:

- manual. sau

13

- mecanizat.

Sortarea manuala fiind neproductiva, este folosita numai in cazul unor cantitati foarte mici

de materal sortat.

Sortarea mecanizata, se poate executa prin urmatoarele procedee:

- ciuruire;

- separate hidraulica;

- separate hidro - mecanica.

Dupa modul cum se face ciuruirea, se deosebesc:

- ciuruirea prin trecere, in care trecerea agregatului se face succesiv. prin ciururi cu

ochiuri din ce in ce mai mici, fig 4.6.a;

- ciuruirea prin refuz, in care trecerea agregatelor se face succesiv prin ciururi cu

ochiuri din ce in ce mai mari, fig. 4.6.b;

- ciuruirea mixta. care reprezinta, o combinatie a primelor doua metode. fig.4.6.c.

Din punct de vedere al starii de umezeala a agregatelor, sortarea se poate face prin:

- ciuruire uscata;

- ciuruire umeda, (ciuruire sau clasare hidraulica);

Agregatele se ciuruie in conditii optime, atat din punct de vedere al calitatii, cat si al

productivitatii, atunci cand este foarte uscat, sau foarte umed, intrucat la umiditati

14

intermediare (2 - 5)%. granulele fine sunt retinute pe suprafaţa celor grosiere. Ciuruirea

uscata devine neeconomica, in cazul cand necesita uscarea prealabila a agregatului. In

schimb, ciuruirea masei de agregat sub un jet de apa sub presiune, favorizeaua

desprinderea particulelor fine de agregat, inclusiv a particulelor de argila. care sunt

antrenate odata cu apa, rezultand hidromasa.

CIURUIREA AGREGATELOR.

Ciuruirea este procedeul de baza, pentru sortarea agregatelor. Ciururile folosite, dupa

principiul de functionare, pot fi de doua feluri:

- ciururi cilindrice rotative si

- ciururi plane vibratoare.

Ciururile cilindrice rotative, sunt masini de sortat, in forma de tambur, prevazute cu

ochiuri de ciur rotunde, (fig. 4.6.); ele sunt alcatuite in general, dintr-un tambur interior si

altul exterior, fig 4.6.a, iar uneori pentru a reduce lungimea tamburului, se folosesc ciururi

cilindrice telescopice, (fig. 4.6.b.) In interiorulul ciurului, trece de la un capat la altul, un

arbore fixat pe lagare, care roteste intregul ansamblu.

15

Ciururile vibratoare, (fig. 4.8.a. si 4.8.b.) sunt alcatuite, in principiu, dintr-o rama metalica fixa, pe care

reazema, printr-un sistem oscilant, un cadru metalic, pe care sunt fixate sitele in ordinea ochiurilor, de

jos in sus.

Sitele au ochiuri patrate, sau circulate si sunt realizate din bare, sau din impletitura de

sarma cu ochiuri variabile, in functie de marimea ochiului.

Pentru a se asigura o sortare corecta, este necesar ca latura conturului ochiului, (golului),

sa fie mai mica decat diametrul nominal al granulelor, asa cum se prezinta in tab.47

Dimens. nominala Latura ochiului sitei

37

1631

2,55,6

12,525,0

In functie de sistemul constructiv, se intalnesc, in general, doua tipuri de ciururi:

- ciururi plane inclinate, fig. 4.8.a.

- ciururi orizontale, fig. 4.8.b.

Ciururile plane inclinate, au productivitate mai mare, sunt cu oscilatie rectilinie, perpendiculara pe

planul sitei, , sau cu oscilatie circulara, intr-un plan vertical.

Cele mai des folosite, pe santierele de constructii, sunt ciururile inclinate, cu oscilatie in plan vertical

16

Ciururile plane vibratoare, sunt cele mai eficace masini de sortat agregate. Directia de vibrare si

inclinarea ciurului plan au o mare influenta asupra calitatii sortari materialului si a productivitatii

ciururilor

Fata de ciururile cilindrice rotative, ciururile plane vibratoare, prezinta o serie de avantaje, cum

sunt:

- folosirea intregii suprafeje a sitei, in timp ce la ciururile cilindrce, lucreaza numai (1/5 - 1/4 )

din intreaga suprafata;

- o mai bună ciuruire, datorita vibrarii materalului:

- greutate si gabarit mai redus:

- pentru aceeasi productivitate, ciururile vibrante folosesc o cantirate de energie, de cateva ori

mai mica decat energia folosita de cele cilindrice:

- la ciururle plane, fabricarea si inlocuirea sitelor, este mult mai simpla:

17

- spalarea materialului. este mult mai completa, la ciururile plane.

SPALAREA AGREGATELOR

Agreatele n-au voie sa contina impuritati peste limitele prescrise de normele tehnice,

adica peste 2%. Daca agregatele nu corespund, din acest punct de vedere ele

trebuiesc spalate cu apa. Spalarea agregatelor este necesara, pentru indepartarea

partilor levigabile si a altor corpuri straine, care depasesc proporliile admise de

prescriptiile tehnice. Este necesara deasemenea spalarea, pentru indepartarea argilei

aderente la suprafata granulelor, chiar daca cantativ, aceasta nu depasete limita de

proportie admisa. Spalarea agregatelor, se realizeaza in foarte bune conditii, odata

cu ciuruirea (sortarea) umeda a lor, p rin procedeele descrise anterior dar si ca

operatiune separata

Operatia de spalare propriuzisa se poate face:

a) - prin spalare manuala;

b) - prin spalare mecanizata.

Spalarea manuala a agregatelor se admite numai la lucrari de mica importanla, volum mic de

agregate si la betoane de clasa inferioara. Se poate face prin:

- spalarea agregatelor in jgheaburi asezate terasat si agregatul este lopatat in

contracurentul apei de spalare

- spalarea in spalaror prevazute cu sicane,

18

Spalarea mecanizata a agregatelor, in acest caz, se pot folosi spalatoare cilindrice rotative la care,

antrenarea agregatului. se face cu ajutorul unei benzi metalice elicoidale, fixate pe fata interioara a

tamburului rotativ, inaintarea facandu-se in sens contrar suvoiului de apa de spalare. In

cazul nisipului provenit din sortarea in clasoare hidraulice, se impure o spalare suplimentar intr-un

jgheab metalic. inclinat cu un unghi de 10°, prevazut la interior cu doi melci elicoidali,

CONCASAREA AGREGATELOR

Concasarea. este operatia prin care agregatele de dimensiuni mari, sunt sfaramate si reduse la

dimensiunile cerute pentru prepararea betonului, operatie realizata cu ajutorul concasoarelor

Concasarea este necesara, atat pentru producerea agregatelor din roci, cat si pentru valorificarea

refuzului, de pe sita de dimensiunea máxima la sortarea produselor de balastiera

O caracteristica de baza a concasoarelor, o reprezinta gradul de sfaramare a pietrei,

care reprezinta raportul dintre diametrul maxim al pietrei introduse in concasor si

diametrul maxim al pietrei concasate:

19

Marimea Ks este in functie de natura agregatului si de tipul de concasor folosit, astfel:

- pentru concasor cu falci Ks = 6

- pentru concasoare giratorii Ks = (5-10)

- pentru concasoare cu ciocane Ks = (10-15). Pentru concasare primara, respectiv

Ks = (30-40) pentru concasarea secundara

-pentru concasoare cu valturi Ks = 4 pentru materiale dure

Ks = (5-10) pentru roci moi

Calitatea concasarii se controleaza prin:

- forma granulelor rezultare,stiind ca nu trebuie sa fie plane, sau de forma

aciculara;

- dinensiunea maxima a granulei;

- proportia in care rezulta diferite fractiuni;

- proporlia de prat rezultatd din concasare (D < 0,2 mm)

Toate aceste conditii, depind de roca din care provine materialul ce se

concaseaza Aceasta, pe langa alte calitati necesare, pentru a putea fi folosita ca agregat

pentru betoane, trebuie sa nu fie sfarmicioasa si sa nu se sparga sub forma de placi. (sa

nu cliveze).

Dupa principiul lor de functionare, exista patru tipuri clasice de concasoare:

a) Concasoarea cu falci, la care piatra este sfaramata intre doua placi (falci) una

fixa si alta mobila, prevazute cu nervuri. Falca mobila se misca catre falca fixa, cu oscilatie

simpla (miscare de basculare insotita de o miscare de translatie), caz in care poarta

numele de concasor granulator. Concasoarele cu falci, se intrebuinteaza atat pe santiere,

cat si in instalatiile fixe de de concasare a pietrei.

b) Concasoarele giratorii (conice), la care piatra este sfaramata intre doua

trunchiuri de con, dintre care cel exterior este fix, iar cel interior este mobil, executind o

miscare circulara pendulara. Concasoarele giratorii se folosesc mai ales in statiile fixe de

concasare a pietre

20

c) Concasoarele cu valturi, la care piatra este frecata si concasata intre doua valtuti,

dispuse orizontal, care se rotesc in sens contrar, unul fata de celalalt. Concasoarele cu

valturi, se folosesc pentru a se obtine agregate cu granule mici.

d) Concasoare cu ciocane, sunt acelea la care pietrele sunt zdrobite prin lovirea lor cu

ajutorul unor ciocane, fixate articulat de un arbore care se roteste. Se folosesc pentru a obtine

granule mici, din roci moi precum si din zgura

Tipuri de concasoare : a) concasor cu falci ; b) concasor giratoriu ; c) concasor cu ciocane ; d) concasor cu valturi

TEHNOLOGII PENTRU EXTRAGEREA SI PRELUCRAREA AGREGATELOR

Balastiere

Zacamintele de balast s-au creat, in general, in decursul mileniilor, din aluviunile aduse si

depozitate de rauri de-a lungul albiilor minore sau majore ale acestor. In conditiile tarii

noastre, pe raurile mai importante, se gasesc zacaminte, care contin rezerve. ce se cifreaza la

zeci de milioane de metri cubi, comasate de obicei intre meandrele raurilor, in special pe

cursul inferior al acestora.

In majoritatea cazurilor, stratul de balast se gaseste preponderent sub nivelul panzei. freatice

si are grosimi de (4 = 20) m. Adeseori, zacamintele suns acoperite de terenuri vegetale, (mai

ales cele din albiile majore).

21

Dupe cum, rezervoarele sunt depozitate catre cursul superior sau inferior al raurilor, si

compozitia granulometrica a materialelor depozitate, in zonele din amonte fiind mai bogate in

bolovsnis. iar catre aval find mai bogate in nisip si parti fne.

Pentru amplasarea unei balastiere, trebuie sa se tins seama de cateva criterii mai mportante

si anume:

1. - distanta de la balastiera, pana la santier, unde se vor folosi agregatele produse de

balastiera, sa fie sub 20 km, dace transportul se face cu mijloace auto si de peste 20 km.

pentru transportul cu funicularul sau pe calea ferata;

2. - volumele de agregate, pe care le produce in mod natural o balastiera, sa acopere

necesitstiile santierului si sa asigure o durata de exploatare de min. 15 ani pentru exploatarile

dotate cu miljoace fxe;

3. - sa permita obtinerea sorturilor de agregate necesare, cu minimum de efort, pentru sortare

si prelucrare;

4. - sa evite scoaterea din circuital agricol. a terenurilor cultivate sau impadurite

5. - continutul in corpuri straine, (lemne, humus, etc), sa fie in conformitate cu standardele in

vigoare si cu caietele de sarcini

6. - adancimea de exploatare să corespundă utilajelor existence şi să nu aiba

intercalatii de roci, (marne, argile, etc.), care pot afecta calitatea betoanelor;

7. - sa nu fie in zona de inundatii frecvente, sau in terenuri mlastinoase, astfel incat

lucrarile de consolidare si aparare a malurilor cursurilor de apa sa fe minime;

8. - sa necesite lucrari minime de decopertare;

9. - sa necesite lucrari minime pentru executarea drumurilor de acces. de la santier la

balastiera, sau de racordare la retelele de energie si de cale ferata;

10. - sa existe in zona platforme pentru amplasarea si amenajarea unor facilitati

tehnologice, necesare exploatarii balastierei, cum sunt: coloana auto, statie de sortare,

ateliere pentru reparatii utilaje, etc.

Alegerea tipului de utilaje pentru exploatare (dragline, excavatoare cu lant cu cupe, dragi cu cupe,

dragi refulante, screepere cu cablu), depinde in mare masura de grosimea, precum si de amplasa-

mentul zacamintului de exploatat

La acelasi zacamant, sunt posibile adesea, mai multe amplasamente:

- fie in terasa imediat in vecinata albiei minore;

- fie intre bratele raului

22

- fie chiar in albia minora,

Tehnologia extragerii agregatelor de balastiere presupune, de regula, trei faze si anume:

.- defrisarea si decaparea balastierei

- exploatarea balastierei

- crearea depozitului primar

Transportul din depozitul primar la statia de sortare se poate efectua cu mijloce auto, pe

calea ferata, cu benzi transportoare, sau grin pompare, in cazul hidromasei.

Cariere de piatra

Cariera de piatra, este o exploatare miniera la zi, de unde se extrage piatra de diferite

dimensiuni, pentru a putea fi folosita in constructii. Este arnplasata pe un versant stancos.

cu material bun pentru constructii, de tipul granite, gresii. sau calcare. cu material compact,

fare falii si fara zone alterate. Cariera se va amplasa la max. 3 km. de statia de sortare a

agregatelor. astfel incat transportul sa fie economic si agregatele sortare sa nu devina prea

scumpe.

Pentru exploatare, cariera va fi mai intai defrisata si descopertata, apoi se pregateste prin

terasare in trepte de exploatare, de unde prin impuscare cu explozivi, (derocare). piatra este

incarcata si transportata la stalia de sortare, pentru a fi trecuta prin concasoare si ciururi, in

vederea obtinerii sorturilor necesare.

Fazele necesare pentru amplasarea. deschiderea si exploatarea unei cariere. sunt

urmatoarele:

1. - studiu de amplasament, pentru alegerea carierei;

2. - amplasarea carierei;

3. - dimensionarea carierei;

4. - executarea lucrarilor de deschiderea carierei;

5. - exploatarea carierei.

Deschiderea carierelor. comporta urmatoarele operatii si constructii:

1 - defrisarea, executata de formatii specializate, ale silviculturii;

2. - descoperta;

3. - drum principal in cariera; 23

4. - bretele de acces la treptele carierei;

5. - platforme tehnologice;

6. - atelier pentru reparatii utilaje;

7. - racord electric si post trafo;

8. - depozit pentru materiale explozive;

9. - statie pentru electro sau moto compresoare;

10. - relele pentru aer comprimat gi ape tehnologice; 1 1. - retele pentru

iluminat in cariera;

12. - instalatii de semnalizare si de avertizare.

Conditiile, pe care trebuie sa le indeplineasca amplasamentul pentru o cariera. necesara

producerii de agregate sortate. sunt urmatoarele:

- sa fie la maximum 3 km. de statia de sortare, dar nu mai aproape de 500 m.

de zona de siguranta, pentru explozii;

- sa fie amplasata in amonte de etapa de sortare, pentru a circula cu basculanta

plina. la vale;

- roca sa indeplineasca toate condiliile fzico - chimice si mecanice, impuse de

caietul de sarcini;

- sa fie legata de drumurile principale din zona si sa se poata executa usor

drumul de acces, la statia de sortare;

- muntele pe care se amplaseaza cariera, sa aiba creasta sau versantul, lung

de min. 200 m, astfel incat prima treaptă, sa aiba lungimea de min. 200 m, iar spre

baza. treptele inferioare sa ajunga la min. (400 - 500) m. pentru a se putea folosi

utilaje de capacitate mare;

- cariera sa aibe pante de peste (30 - 40)°, pentru ca materialul sa curga

singur:

- sa aiba halda in apropiere, la max. 1 km.;

- rezervele de material util sa fe suficiente, cu o acoperire de min. 25 %, fata

de volumul necesar calculat;

- materialul ce se va rebuta din cariera, sa fe sub 10 %;

- stratul de descoperta sa fie sub 3 m:

- in apropiere de cariera, la max. 1km, sa existe o platforme naturale sau una

usor de amenajat, pentru amplasarea construcţiilor de deservire a carierei;

- la distanla de max. 1 km, sa se poata amplasa depozitul de dinamita;

24

- sa existe in apropiere izvoare de apa, sau un pariu pentru alimentarea carierei

cu apă;

- versantul sa permita dezvoltarea, la marginea carierei, a drumului de acces in

cariera. precum si a bretelelor de acces.

In principal, tehnologia de extragere a rocilor din cariere, consta in urmatoarele operatii:

1. - perforarea, care se executa cu foreze rotopercutante, montate pe senile: se dau gauri cu

diametrul de (67 - 102) mm;

2. - impuscarea, care se face cu dinamita, introdusa in containere si azotat de

moniu, aprinderea cu fitil detonant, sau capse electrice. detonate de un explozor:

3. - adunarea materialului impuscat, care se face cu buldozere tip S-1500;

4. - incarcarea rocilor impuscate, care se face cu excavatoare pe senile de 5

sau 10 mc

5. - transportul, din cariera la stalia de prelucrare, se executa cu autobasculante de (30 - 50) t.

TRANSPORTUL SI DEPOZITAREA AGREGATELOR PENTRU BETOANE

Organizarea depozitelor de agregate, se realizeaza in functie de volumul anual de

agregate folosite si de specificul local.

In toate cazurile, depozitarea se face pe sorturi, pe platforme curate, de obicei

betonate. Dupa rolul for si locul de functionare, depozitele de agregate sunt de doua

feluri:

1 . depozite la producatori, utilizate de balastiere sau de cariere;

2. depozite la consumatori, utilizate de statiile de betoane.

La transportul si depozitarea agregatelor nu sunt necesare masuri speciale, acest material nefiind

sensibil la factorii atmosferici. Se vor asigura totusi cateva conditii lagate de impiedicarea introducerii

unor impuritati in masa agregatului, amestecarea sorturilor si segregarea agregatelor la descarcare.

Transportul agregatelor la distante mari se realizeaza cu mijloace specifice auto sao CF, basculante.

Pentru distante scurte se folosesc benzi transportoare, elevatoare cu cupe, incarcatoare, tomberoane,

roabe, etc.

Depozitarea agregatelor se organizeaza in functie de capacitatea si necesitatea de utilizare a acestui

depozit. Astfel, cele mai simple depozite constau in amenajarea unor platforme din balast cilindrat, pe

care se pozitioneaza gramezile de agregate pe sorturi.

25

Depozitele sectoriale au platforme din beton sau din balast cilindrat si se folosesc la statiile de betoane

demontabile. La statiile de betoane mari si la fabricile de prefabricate se organizeaza depozite cu

estacada, complet mecanizate. In unele cazuri, agregatele pot fi depozitate si in buncare specifice.

Descarcarca prin buncar,(depozit de primire) si transportul cu benzi, in depozitul de baza si la staţia de preparare.

26