Curs nr. 001 studii aprofundate

CAUZELE CARE POT CONDUCE LA DEGRADAREA CONSTRUCŢIILOR ŞI TIPURILE DE AVARII LA ELEMENTELE DIN BETON

Pagină 1 din 19

Majoritatea construcțiilor conțin elemente din beton sau beton armat. Betonul se poate

deteriora dintr-o multitudine de cauze interne si externe.

Cauze interne:

- reacţii alcalii-agregat,

- variaţii de volum,

- expansiuni ale unor componenţi interni,

- permeabilităţi.

Cauze externe:

- fizice: temperaturi extreme, umeziri alternante, acţiuni electrolitice;

- chimice: acţiuni ale lichidelor sau gazelor nocive (acizi, săruri), levigări;

- mecanice: solicitări exterioare, abraziuni, curgeri lente.

Cauzele ce influenţează negativ durabilitatea betonului sunt:

- coroziunea armăturilor;

- agresivităţi chimice (sulfatice, magneziene, carbonice, etc.);

- umezirea alternantă;

- agresivităţi fizice (temperaturi înalte, îngheţ - dezgheţ, etc.);

- acţiunea de levigare;

- agresivităţi mecanice (şocuri, vibraţii, încărcări verticale orizontale, etc.);

- calitatea betonului (compoziţia betonului, porozitate, fisuri, zone degradate, goluri

mari, etc.);

- fluajul;

- cristalizarea sărurilor;

- reacţia agregatelor cu cimentul;

- abraziunea.

Construcțiile sunt clasificate în funcţie de durata de serviciu normată, astfel:

- cu durabilitate ridicată (gr.1): peste 100 ani;

- cu durabilitate mijlocie (gr.2): intre 50 şi 100 ani;

- cu durabilitate obişnuită (gr.3): intre 20 şi 50 ani;

- cu durabilitate redusă (gr.4) ≤ 20 ani.

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 2 din 19

FACTORII GLOBALI PRINCIPALI DE CARE DEPINDE DURABILITATEA SUNT:

proiectare,

calitatea execuţiei,

calitatea materialelor şi elementelor din care se realizează construcţia,

acţiunile exterioare fizice, chimice, mecanice care solicită construcţia,

întreţinerea construcţiei.

CAUZE CARE CONDUC LA APARIŢIA DETERIORĂRILOR

Cauze datorate calităţii necorespunzătoare a proiectării

Cauze datorate calităţii necorespunzătoare a executării lucrărilor

Cauze datorate condiţiilor de exploatare necorespunzătoare.

Cauze datorate efectelor extraordinare externe

CAUZE DATORATE CALITĂŢII NECORESPUNZĂTOARE A PROIECTĂRII

- datele iniţiale incomplete sau inexacte asupra caracteristicilor geologice şi geotehnice

ale terenului de fundare (sondaje geotehnice insuficiente sau lipsa lor);

- necunoaşterea, cunoaşterea incorectă sau cunoaşterea insuficientă a condiţiilor de

exploatare;

- stabilirea incorectă sau parţială a solicitărilor fizico-mecanice;

- combinaţii de solicitări incorecte sau insuficiente;

- stabilirea incorectă a schemelor statice de calcul, a evaluării încărcărilor şi modului de

acţiune şi distribuire a lor;

- calcule greşite, incorecte sau incomplete;

- utilizarea unor sisteme constructive noi şi a unor materiale recente, insuficient

experimentate şi studiate;

- modificarea unor aspecte în proiectul de execuţie / consolidare, în timpul executării

lucrărilor;

- nerespectarea prescripţiilor tehnice prevăzute în actele normative specifice;

- slaba corelare dintre proiectele de specialitate ale proiectului de execuţie;

- neverificarea calităţii lucrărilor executate de către proiectant, etc.

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 3 din 19

CAUZE DATORATE CALITĂŢII NECORESPUNZĂTOARE A EXECUTĂRII

LUCRĂRILOR

- utilizarea unor materiale necorespunzătoare din punct de vedere al tipului şi al calităţii;

- utilizarea unei tehnologii neconforme cu ceea ce impune proiectul de execuţie;

- nerespectarea parţială sau integrală a proiectului de execuţie;

- aplicarea incorectă a tehnologiilor;

- nerespectarea tuturor instrucţiunilor şi recomandărilor tehnice, începând cu alegerea

materialelor, prepararea, transportul, manipularea, punerea în lucrare şi tratarea

ulterioară a materialelor;

- lipsa competenţei în timpul execuţiei sau lipsa sistemului de verificare a calităţii lucrărilor

executate;

- lucrări realizate defectuos ce devin ascunse, neverificate înainte de execuţie;

- deficienţe mari la recepţionarea lucrărilor, etc.

CAUZE DATORATE CONDIŢIILOR DE EXPLOATARE NECORESPUNZĂTOARE

- modificarea destinaţiei construcţiilor (ceea ce conduce la modificarea solicitărilor fizice,

chimice, mecanice);

- modificarea condiţiilor de exploatare;

- exploatarea neraţională a instalaţiilor şi maşinilor generatoare de vibraţii sau şocuri;

- întreţinerea necorespunzătoare a construcţiilor;

- neglijarea măsurilor de observare şi control;

- ne-repararea la timp a eventualelor degradări;

- neeliminarea cauzelor ce pot provoca degradări, etc.

CAUZE DATORATE EFECTELOR EXTRAORDINARE EXTERNE

- catastrofe naturale (seisme, inundaţii, incendii, furtuni foarte puternice, bombardamente,

etc.);

- calamităţi locale (explozii);

- modificări ale terenului de fundare (tasări importante, alunecări de teren);

- acţiunea puternică a unor agresivităţi chimice (datorate unor cauze excepţionale) şi a

unor agresivităţi biologice;

- influenţa factorilor climatici;

- cauze datorate modificărilor fizico-chimico-mecanice sau funcţionale, din cauza

îmbătrânirii materialelor, etc.

II. FACTORI DE DEGRADARE ŞI AVARII SPECIFICE

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 4 din 19

II.1. Generalităţi

Principalele forme de degradare a elementelor din beton armat se regăsesc într-unul din

aspectele:

- fisurare,

- strivire,

- dislocare-dezagregare,

- segregare.

- zone de beton degradate, goluri, cu sau fără obiecte nedorite înglobate.

Trebuie remarcat de la început că fiecare dintre aceste simptome îmbracă forme

multiple şi grade diferite de evoluţie, fiecare caz în parte fiind efectiv particular. Forma de

degradare poate fi întâlnită ca fiind reprezentată numai printr-un singur simptom sau o

combinaţie de mai multe.

De aceea, tipurile de avarii prezentate, nu sunt obligatoriu rezultatul unei singure

cauze (de exemplu o cauză fizică), ci pot fi constituite dintr-un ansamblu de cauze (de

exemplu fizică + chimică + mecanică).

II.2. Solicitări mecanice şi avarii specifice

Avariile cele mai frecvent întâlnite sunt:

- fisuri cu:

deschideri mici <= 0,5 mm (fig.1);

deschideri medii 0,5–2 mm (fig.2);

deschideri mari >2 mm (fig.3).

- beton zdrobit (fig. 12; fig. 14);

- armătură ajunsă la curgere (fig. 14);

- flambarea și smulgerea armăturii (fig.14);

- defecte de execuţie, inclusiv rosturi de turnare, puse în evidenţă prin efectul acţiunii

seismice (fig.5);

- desprinderea stratului de acoperire cu beton a armăturilor;

- rosturi deschise între elementele prefabricate, etc.

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 5 din 19

fig.1. fig.2.

Fisură cu deschidere mică (<= 0,5 mm), perete din beton Fisură cu deschidere medie (0,5–2 mm),

placă balcon fig.3. fig.4.a)

Fisură cu deschidere mare (>2 mm), stâlp din beton armat Fisură cu deschidere mare (>2 mm), fundaţie din beton

fig.5.

Defecte de execuţie. Planşeu peste o grindă segregată din beton armat

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 6 din 19

În funcţie de tipul elementului de beton armat şi felul avariilor suferite, putem realiza

o clasificare a celor mai importante tipuri de avarii existente:

II.2.1. Avarii ale stâlpilor din beton armat

- fisuri înclinate la intersecţia grinzilor cu stâlpii (zonele nodale);

- fisuri transversale, una sau mai multe pe nivel, datorate solicitării de încovoiere

alternantă; aceste fisuri apar, de regulă, în zonele extreme ale stâlpilor (fig. 12);

- fisuri înclinate, una sau mai multe pe nivel, datorate efectului forţelor tăietoare şi

încovoierii (fig. 12);

- zone (articulaţii) plastice, cu ruperea betonului şi eventual deformarea (flambarea)

armăturilor, cauzate de eforturile axiale şi de încovoiere alternativă (fig.8, fig. 12, fig. 14);

- ruperea (desprinderea) stratului de acoperire a armăturilor de colţ (fig.9);

- rupere locală datorită unei execuţii defectuoase rezultată în urma segregării betonului;

- fisuri longitudinale datorită eforturilor de întindere în stratul de acoperire a barelor

intermediare: fisurile pot fi superficiale sau pot ajunge până la armătură (fig.6, fig.7, fig.8,

fig.9);

- ruperea betonului, cu sau fără flambarea armăturii, datorită eforturilor axiale de

compresiune (fig. 9, fig.17). În general, o astfel de rupere este asociată cu un rost de

turnare a betonului.

fig.6 fig.7

Defecte de execuţie. Stâlp prefabricat, din beton armat

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 7 din 19

fig.8 fig.9

Fisuri longitudinale la un stâlp din beton armat Desprinderea stratului de acoperire a armăturilor la un stâlp din beton armat

II.2.2. Avarii ale grinzilor din beton armat

- fisuri verticale cauzate de eforturile de întindere provenind din reţeaua triunghiulară

formată de stâlpi, grinzi şi zidărie de umplutură (fig. 13);

- fisuri înclinate datorate efectelor forţelor tăietoare şi solicitărilor de încovoiere (fig. 16);

- fisuri verticale cauzate de smulgerea armăturilor ancorate în stâlpi sub efectul eforturilor

de întindere din solicitările de încovoiere;

- zone (articulaţii) plastice, cu ruperea betonului şi flambarea eventuală a armăturilor,

datorită eforturilor axiale şi ale încovoierii alternante.

II.2.3. Avarii ale planşeelor din beton armat

- fisuri paralele sau înclinate în raport cu laturile de reazem ale plăcii, cauzate de efectul

forţelor tăietoare şi ale încovoierii care solicită diafragma (şaibă) orizontală în planul său

(fig.10);

- fisuri paralele cu grinzile prefabricate (de exemplu pentru planşee cu grinzi prefabricate

şi corpuri de umplutură sau fâşii prefabricate); asemenea fisuri pot exista chiar înainte

de un cutremur, efectul acestuia punându-se şi mai mult în evidenţă.

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 8 din 19

fig.10. fig.11.

Planşeu fără centură, peste pereţi din zidărie portantă Fisură în planşeu executat fără centură, peste pereţi din zidărie portantă

II.2.4. Avarii ale pereţilor portanţi din beton armat

- fisuri înclinate cauzate de efectele forţelor tăietoare, ale solicitării de încovoiere şi

eforturilor axiale (fig. 15);

- fisuri verticale în stratul de acoperire a barelor de armătură;

- fisuri orizontale la marginea (capătul) liberă a peretelui, datorate eforturilor din solicitarea

de încovoiere;

- ruperea betonului în rostul tehnologic de turnare;

- rupere locală evidentă prin segregarea betonului.

II.2.5. Avarii datorate solicitărilor predominante din momente încovoietoare

La stâlpi cu zvelteţe mare, din momente încovoietoare predominante, apar fisuri

orizontale normale pe axul stâlpilor. Fisurile se dezvoltă în zonele de la capetele stâlpilor

unde apar momente maxime ce pot duce şi la articulaţii plastice cu intrarea în curgere a

armăturilor. În aceste zone apar deteriorări ale stratului de acoperire (betonul se zdrobeşte)

(fig.12).

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 9 din 19

fig.12. fig.13

La grinzi, din efortul de încovoiere, apar fisuri în zona întinsă, perpendiculare pe axa

grinzilor.

Fisurile pot apărea fie numai pe reazem, fie numai la mijlocul grinzii, ori în ambele zone.

Betonul din zona comprimată poate fi zdrobit. (fig.13)

II.2.6. Avarii datorate solicitărilor din eforturi axiale

La stâlpi şi grinzi, eforturile axiale puternice pot provoca efecte de strivire, cu deosebire

în zonele slăbite (segregate). Strivirea betonului se produce cu fenomene de expulzare

laterală, iar armăturile longitudinale flambând, pot uneori desface sau rupe etrierii (fig.14).

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 10 din 19

fig.14

Observaţie:

Prezenţa uneia sau mai multor fisuri pe direcţia solicitării de compresiune denotă

faptul că betonul şi-a epuizat capacitatea de rezistenţă la această solicitare.

La stâlpii fretaţi apar fisuri în stratul de acoperire, uneori în zonele cu etrieri îndesiţi (ca

în cazul porţiunilor de la capetele stâlpilor) şi în unele cazuri chiar desprinderi ale betonului

înainte de epuizarea capacităţii elementului de a prelua solicitarea. Aici apar eforturi de

compresiune triaxială datorită împiedicării "umflării betonului" şi întârzierii micro-fisurării şi

ruperii.

II.2.7 Avarii datorate solicitărilor predominante din forţe tăietoare

La pereţii structurali pot apărea frecvent fisuri înclinate uneori pe două direcţii, sub formă

de X, din eforturi importante de forţă tăietoare (fig.15).

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 11 din 19

fig.15

La stâlpi, efectele forţei tăietoare nu trebuie în general să producă avarii importante,

dacă aceste elemente sunt proiectate corect astfel încât să cedeze prin depăşirea

capacităţii portante la încovoiere cu forţă axială.

Uneori, la stâlpii scurţi, în general neasiguraţi suficient la acest gen de efort devenit

predominant, apar fisuri sau chiar ruperi casante pe secţiuni înclinate (fig. 16).

fig.16 fig.17

La grinzi, fisurile provocate de forţă tăietoare predominante se dovedesc deosebit de

periculoase, avariile provocate având caracter casant (fig. 17).

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 12 din 19

Planurile fisurilor sunt oblice, dispuse spre zonele de reazeme, începând de la partea

inferioară a grinzii cu o valoare mai mare a deschiderii şi oprindu-se până în zona

comprimată.

Fisurile pot fi singulare şi cu deschideri destul de mari, sau pot fi grupate într-o reţea fină

de fisuri distribuite tot oblic, pe o zonă mai largă (în funcţie, în special de armarea

transversală) (fig.17).

Observaţie:

În cazul eforturilor de forţe tăietoare care acţionează la solicitări dinamice (de

exemplu: seism) apar uneori, ruperi casante pe direcţia oblică.

La grinzi se pot întâlni cazurile:

- în cazul rezemării grinzilor secundare pe grinzile principale, în special în timpul

cutremurelor, apar fisuri verticale în dreptul lor;

- prezenţa unor ziduri bine împănate care reduc deschiderile grinzilor;

- efecte de tirant din pricina panourilor de zidărie înrămată, ceea ce conduce la

combinarea solicitărilor de întindere, încovoiere, forţă tăietoare, acestea fisurând grinda;

- la pereţi structurali insuficient dimensionaţi la forţă tăietoare, primele elemente afectate

sunt buiandrugii, care pot avea şi cedări casante, în special la pereţii structurali cu goluri.

II.2.8 Avarii datorate efectelor combinate dintre solicitările axiale, de încovoiere şi

forţă tăietoare la:

- fundaţii, solicitările combinate (în special încovoierea şi forţa tăietoare), conduc la fisurări

şi ruperi totale ale cuzineţilor.

- nodurile de cadre, apar degradări generalizate ale betonului în miezul nodurilor sau în

tot volumul lor, precum şi flambarea barelor longitudinale cu ruperea sau desfacerea

etrierilor. Fenomenul este foarte casant. Se întâlneşte rar, la structurile vechi, în urma

seismelor;

- structurile în cadre, combinarea eforturilor la valori ridicate se întâlneşte în general în

timpul seismelor. Apariţia articulaţiilor plastice este însoţită de fisurări normale pe axele

elementelor, ce nu constituie un pericol dacă betonul nu are zone în care s-a zdrobit.

- pereţii structurali, eforturile combinate din încovoiere, forţă axială şi forţă tăietoare pot

produce ruperi casante ale bazei pereţilor, datorită existenţei zonelor defectuos

executate (beton, armături, etc.). La zonele de legătură între pereţii structurali

longitudinali cu cei transversali, pot apărea fisuri verticale. La fel, în zonele de legătură

între planşee şi pereţi, întreruperile betonării (rosturi de turnare) sau petreceri şi legături

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 13 din 19

defectuoase ale armăturilor elementelor, pot conduce la dezvoltarea unor fisuri

orizontale.

- stâlpi pot apărea uneori din această combinaţie de eforturi, plastificări la capete, în

general la structuri cu variaţie bruscă de rigiditate pe înălţime (exemplu: parter flexibil).

fig. 4.b fig. 18

Fisură cu deschidere mare (>2 mm), fundaţie din beton Fisură cu deschidere mare (>2 mm), fundaţie din beton

fig. 19

Fisură cu deschidere medie (0,5–2 mm) şi mare (>2 mm), fundaţie din beton

II.2.9. Avarii produse de acţiunea şocurilor

Accidental, în viaţa construcţiilor pot să apară fenomene care acţionează sub forme de

şoc:

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 14 din 19

- cutremure,

- explozii,

- vibraţii foarte mari,

- şocuri din izbituri sau lovituri.

În funcţie de tipul constructiv, calitatea construcţiei şi de zona pe care acţionează undele

de şoc, precum şi de intensitatea acestora, deteriorările se pot produce imediat sau în timp.

De exemplu, în cazul seismelor cu intensitate mare, avariile apar în general imediat şi se

produc în perioada acţiunii cutremurului.

Piloţii din beton armat pot fi deterioraţi cu uşurinţă în momentul baterii lor prea energice

cu sonetele, dar pot fi afectaţi şi în timpul seismelor.

Fundaţiile tehnologice (de maşini) sunt afectate în urma vibraţiilor sau şocurilor, în timp,

din pricina utilajelor exploatate incorect. Pentru a evita, pe cât posibil, efectele negative din

şocuri, se pot lua măsuri începând cu compoziţia betonului (clasă, agregate de concasaj,

polimerizare, etc.), reguli de concepţie constructivă, etc.

Şocurile pot provoca următoarele tipuri de avarii asupra elementelor:

- fisuri cu diverse deschideri;

- zone cu striviri şi dislocări ale betonului precum şi eventualele flambări ale armăturilor;

- ruperi sau cedări ale elementelor.

II.3. Factori fizici şi avarii specifice

II.3.1. Avarii produse de variaţiile de temperatură atmosferică şi diferenţelor de

temperatură de pe feţele elementelor de beton

Temperaturile exterioare atmosferice au efecte asupra elementelor de construcţie, în

funcţie de intensitatea cu care acţionează (zona geografică), perioada în care acţionează şi

natura materialelor din care sunt executate construcţiile.

Betonul este un material suficient de sensibil la variaţii de temperatură, mai ales dacă

elementele au dimensiuni mari (lungime, masivitate) sau dacă lucrează împreună cu alte

elemente confecţionate din alte materiale. În general, la elementele din beton întărit au loc

modificări de formă şi volum.

Dacă deformaţiile betonului sunt împiedicate, apar tensiuni care duc la procese de

fisurare.

Câteva exemple în acest sens pot fi amintite:

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 15 din 19

- elementele de tip dală, suferă dilatări sau contracţii în funcţie de anotimp. Deformaţiile

fiind împiedicate din frecările cu solul sau din blocaje la capete, apar fisuri în element;

- zidurile la parter, au tendinţa de a-şi modifica sezonier lungimea. Dacă sprijină, de

exemplu pe grinzi de subsol, acestea au tendinţa de dilatare mai redusă datorită poziţiei

lor sub nivelul terenului (temperatură constantă). Deformaţiile fiind diferite apar fisuri în

zona de legătură (fig.20.);

- se pot întâlni deteriorări din variaţii de temperatură, în mod frecvent, în toate cazurile de

contact cu acoperişul;

- un alt caz generator de avarii provine din diferenţele de temperaturi pe feţele opuse ale

elementelor.

fig.20

Cel mai elocvent este exemplul planşeelor-terasă. Iarna, intradosul plăcii este încălzit de

mediul interior al clădirii, iar extradosul poate fi supus la temperaturi scăzute din condiţii

atmosferice sau invers pe perioada verii.

Cazul coşurilor de fum fierbinţi este reprezentativ, diferenţele de temperaturi pe feţele

opuse ale pereţilor fiind însemnate (circa 1000C). Asemenea diferenţe de temperaturi,

conduc la dilatări pe o fată şi la contracţii pe cealaltă faţă, sau la dilatări puternic

diferenţiate. Fisurarea se produce în lungul armăturilor cu diametre mari şi/sau al

elementelor metalice necesare glisării pereţilor (când se întâlneşte acest caz). Amploarea

fisurării este diferită de la deschideri mici (sub 1 mm) şi terminând cu crăpături.

II.3.2. Avarii produse de acţiunea focului

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 16 din 19

Variaţiile de temperaturi interne au aceleaşi efecte ca şi a celor externe, adică de

modificări de formă şi volum a elementelor, cu excepţia agresiunii focului, privită ca un caz

particular.

Temperaturile ridicate în interiorul masei de beton produc fenomene ce conduc la micro-

fisurarea elementelor.

Efectele incendiilor sunt în general următoarele:

- scăderea rezistentelor mecanice;

- în jurul valorii de 1.100 grade C se produce un efect de "înmuiere" a elementelor sub

sarcini;

- straturile de suprafaţă se încălzesc puternic cu tendinţe de desprindere de zona

centrală-interioară, care este mai rece;

- apariţia fisurării puternice în zonele de îmbinări, în zonele insuficient compactate şi în

planul barelor de armătură;

- pierderea ductilităţii barelor de armătură în urma expunerii la foc;

- apar fenomene de flambaj din eforturi de compresiune induse prin dilatare termică;

- cedarea bruscă a armăturilor groase la stâlpii cu acoperire mică de beton.

II.3.3. Avarii produse de fenomenul de îngheţ - dezgheţ

Fenomenul de îngheţ-dezgheţ, constituie un factor esenţial în durabilitatea betonului.

Acţiunea fenomenului de îngheţ-dezgheţ este importantă în producerea unor avari, de

tipul exfolierii feţelor expuse ale elementelor de beton şi dezagregării locale a betonului din

elemente. Este de menţionat faptul că gradul deteriorării este dependent de caracteristicile

betonului (structura porilor) şi de intensitatea acţiunii îngheţ-dezgheţului (numărul de cicluri

de îngheţ-dezgheţ şi duratele de acţiune) .

II.3.4. Avarii produse de fenomenele de curgere lentă

Curgerea lentă (fluajul) reprezintă deformaţia betonului în timp sub sarcină constantă şi

de lungă durată.

Curgerea lentă influenţează deformaţiile şi săgeţile, iar uneori chiar distribuţia eforturilor,

dar efectele depind de tipul construcţiei.

Din aceste motive, construcţiile riscă deschideri de rosturi şi fisurări în elementele

portante şi/sau alăturate acestora.

Tot ca efect al fluajului poate apărea fenomenul de relaxare a eforturilor, în general la

structuri cu deplasări sau deformaţii impuse.

Dintre cele mai des întâlnite efecte se menţionează la:

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 17 din 19

- stâlpi: are loc o retransmitere de eforturi de la beton la armătură.

- structurile în cadre cu stâlpi perimetrali: deşi eforturile se dirijează de la stâlpii

interiori spre cei perimetrali.

- grinzi: influenţa curgerii lente este neînsemnată asupra capacităţii portante, dar la

acţiuni de lungă durată, săgeata creşte considerabil, uneori acest lucru devenind

important (elemente cu deschideri mari).

- pereţii structurali: efectul de curgere lentă face ca elementele cele mai încărcate să

transfere o parte din încărcare la cele mai puţin solicitate.

- elemente curbe subţiri: fluajul este un fenomen mai serios, deoarece plăcile pot căpăta

deformaţii locale care conduc uneori la pierderea stabilităţii (în special la plăcile curbe

subţiri cu rază mare de curbură);

- construcţiile foarte înalte: curgerea lentă poate determina deplasarea şi fisurarea

pereţilor despărţitori şi poate afecta planşeele.

- unele elemente din beton precomprimat: fluajul poate duce la pierderi de tensiune,

explicând uneori nereuşita încercărilor iniţiale de precomprimare.

Ca efect pozitiv al curgerii lente a betonului se poate menţiona uneori reducerea

eforturilor interne datorate contracţiilor, reducându-se astfel fisurarea.

II.3.5. Avarii datorate fenomenelor de contracţie la uscare

Betonul este un material care evoluează continuu după preparare - punere în lucrare,

hidratarea cimentului se continuă timp îndelungat, asigurând creşterea rezistenţelor

mecanice şi în acelaşi timp, sub influenţa stării higrometrice a mediului înconjurător, betonul

suferă modificări de volum în permanenţă.

Reducerea volumului betonului păstrat în aer este denumită contracţie, iar fenomenul

invers de mărire a volumului betonului păstrat în apă sau în mediu cu umiditate relativ

ridicată se numeşte umflare.

Contracţia provoacă eforturi de întindere în beton, care provoacă fisurarea acestuia, iar

umflarea provoacă eforturi de compresiune în multe situaţii favorabile comportării

construcţiilor.

Se disting mai multe tipuri de contracţii, dintre care se pot enumera: contracţia de

hidratare (absorbţie internă), de evaporare (înaintea prizei), hidraulică (după priză). Acestea

se pot manifesta simultan sau succesiv combinându-şi efectele.

În urma fenomenelor de contracţie şi umflare alternante a betoanelor, apar fisuri.

Datorită condiţiilor de întărire, compoziţie beton şi mediu, dacă betonul devine rigid prea

repede, el nu mai permite o contracţie viitoare liberă, apărând fisuri şi uneori chiar ruperi ale

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 18 din 19

elementelor. Este de dorit să existe pe suprafaţa elementului o distribuţie cât mai intensă a

fisurilor din contracţie (nu fisuri rare şi cu deschideri mari dirijate pe linia armăturii). Numărul

total de fisuri depinde de dimensiunea elementului de beton, iar distanţa dintre ele depinde

de dimensiunea maximă a agregatului. Uneori, când uscarea are loc în mod nesimetric,

contracţia poate provoca curbarea elementelor.

II.4.1. Avarii produse de coroziunea armăturilor

Definiţia coroziunii poate fi dată ţinând seama de schimbarea prin care trece metalul, de

la condiţia sa elementară la cea combinată complexă. Coroziunea metalelor se realizează

prin formarea oxidului în contact cu aerul sau a ruginii (oxidului hidros) în contact cu apa

sau atmosfera umedă.

Coroziunea rezultă din tendinţa metalului de a reacţiona cu oxigenul, apa şi alte

substanţe nemetalice care sunt prezente în mediu. Odată reacţia terminată, ele se întorc în

stadiul natural mult mai stabil din punct de vedere chimic, acela de minereu.

De menţionat este faptul că procesul de coroziune a oţelului este însoţit, în general de o

mărire a volumului acestuia (volumul oxidului, provenit din coroziune este de circa 2 ori mai

mare decât cel al metalului din care provine) fapt care conduce la exercitarea unor presiuni

asupra betonului adiacent armăturii şi respectiv la apariţia unor eforturi de întindere în masa

acestuia. Atunci când aceasta depăşeşte valoarea rezistenţei la întindere a betonului se

declanşează procesele de fisurare a betonului din stratul de acoperire, fenomen care

favorizează accelerarea procesului de coroziune. În cele mai multe din cazuri, stratul de

acoperire a betonului poate fi îndepărtat, armătura ajungând sa fie lipsită de protecţie

Din fericire, conversia acestor metale este oprită tocmai de începuturile stadiilor

proceselor care tind să-i reducă la starea naturală. Paradoxal, reacţia iniţială a metalului cu

mediul înconjurător produce în cele mai multe cazuri o peliculă protectoare de produşi de

coroziune foarte subţire. Aceasta protejează suprafaţa metalului de mediu şi dă posibilitatea

miezului metalului să rămână perfect stabil, atâta timp cât pelicula protectoare nu este

compromisă. Coroziunea rezultă tocmai din penetrarea acestei pelicule protectoare

II.4.2. Avarii produse de reacţii chimice

Cauzele apariţiei degradărilor elementelor aflate în medii agresive sunt:

- dizolvarea unor produşi de hidratare ai cimentului (hidroxid de calciu);

- formarea produşilor de reacţie uşor solubili;

- formarea unor compuşi care măresc volumul şi pot distruge betonul prin expansiune.

Curs nr. 001

Cauzele care pot conduce la degradarea construcţiilor şi tipurile de avarii la elementele din beton

Pagină 19 din 19

Compuşii chimici existenţi în natură, în ape, gaze sau sub formă de săruri, acţionează

într-un fel sau altul asupra betonului, ajungând să-l degradeze sub diverse forme şi prin

diverse mecanisme.

Printre cei mai importanţi agenţi chimici, amintim:

- apa de mare, formează hidroxidul de magneziu care scade proprietatea liantă;

- compuşii de amoniu - scad rezistenţele mecanice şi nasc produşii expandabili;

- sulfaţii - produc măriri de volum ce conduc la fisurări şi dislocări în masa de beton;

- ionii cloruraţi - scad pH-ul betonului sub 9, corodează armăturile şi exfoliază betonul;

- apa dulce - spală varul liber din ciment, creând un sistem poros;

- sărurile alcaline - cristalizează în compuşi care expandează betonul.

În concluzie, se poate spune că semnele unui atac chimic constau în dezagregările

suprafeţelor elementelor, mărirea fisurilor şi a rosturilor, dislocările generale ale maselor de

beton, umflări etc.

Când dilataţiile sunt libere, fisurile se produc haotic. Dacă dilataţia se produce de-a

lungul unei direcţii, fisurile se dezvoltă în deschideri paralele, perpendiculare pe axa pe care

acţionează sarcinile (fig.30).

fig.30.a) fig.30.b)

II.4.3. Avarii ale betonului datorită agresiunii biologice

Pot apărea deteriorări ale elementelor din beton determinate de atacul biologic (de

exemplu la sistemele de canalizare), sau de substanțe de natura organica (licheni, alge)

sau rădăcini de plante ce pătrund în beton prin fisuri sau zone cu rezistență scăzută.

Aceste agresiuni de natură biologică cauzează degradări datorate presiunii interne

și/sau reținerii apei la suprafața betonului, care conduce astfel la creșterea riscului de

deteriorare prin îngheț, la coroziunea armăturii din beton, etc.