Contribuții privind optimizarea higrotermică a betonului ... Teza de... · , sunt discutate diverse metode de ecologizare ale betonului, cu accent asupra ecologizării prin substituția

UNIVERSITATEA TEHNICĂ

„GHEORGHE ASACHI”

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI

INSTALAȚII

Contribuții privind optimizarea

higrotermică a betonului ecologic utilizat în

anvelopa clădirilor

CONDUCĂTOR DE DOCTORAT: Prof.univ.dr.ing. MARINELA BĂRBUȚĂ

DOCTORAND: Econ.Ing. Helepciuc (Grădinaru)

Cătălina Mihaela

IAȘI

2019

http://www.tuiasi.ro/

http://www.tuiasi.ro/

Contribuții privind optimizarea higrotermică a betonului ecologic utilizat în anvelopa clădirilor

1

Grădinaru Cătălina Mihaela

2

CUPRINS

INTRODUCERE ......................................................................................................................................................... 4

I. STUDIU BIBLIOGRAFIC ................................................................................................................................... 6

CAP. 1 IMPACTUL PRODUCERII BETONULUI ASUPRA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR ȘI NECESITATEA ECOLOGIZĂRII ACESTUIA ................................................................................................................................................................ 6

1.1 OBȚINEREA CIMENTULUI ȘI IMPACTUL ACESTUIA ASUPRA MEDIULUI ...................................................................................... 7 1.2 OBȚINEREA AGREGATELOR MINERALE ȘI IMPACTUL PROCESELOR AFERENTE ASUPRA MEDIULUI ................................................... 8

CAP. 2 METODE DE ECOLOGIZARE ALE BETONULUI ................................................................................................. 8

2.1 GENERALITĂȚI ÎN ECOLOGIZAREA BETONULUI ................................................................................................................... 8 2.2 METODE DE ECOLOGIZARE A BETONULUI PRIN SUBSTITUȚIA CIMENTULUI ............................................................................... 9

2.2.1 Ecologizarea betonului prin substituția cimentului cu cenușă zburătoare .................................................. 10 2.2.2 Ecologizarea betonului prin substituția cimentului cu silice ultrafină ......................................................... 11

2.3 METODE DE ECOLOGIZARE ALE BETONULUI PRIN SUBSTITUȚIA AGREGATELOR ........................................................................ 11

CAP. 3 MODALITĂȚI DE OPTIMIZARE HIGROTERMICĂ A BETONULUI UTILIZÂND ADAOSURI NATURALE ...............12

3.2 CARACTERIZAREA FIBRELOR NATURALE DE ORIGINE VEGETALĂ ........................................................................................... 13

CAP. 4 ECOLOGIZAREA BETONULUI PRIN UTILIZAREA AGREGATELOR VEGETALE DIN ȘTIULEȚI DE PORUMB ȘI TULPINI DE FLOAREA SOARELUI .............................................................................................................................14

4.1 ECOLOGIZAREA BETONULUI PRIN SUBSTITUȚIA AGREGATELOR MINERALE CU AGREGATE VEGETALE OBȚINUTE DIN ȘTIULEȚI DE PORUMB

.................................................................................................................................................................................. 16 4.1.1 Caracterizarea știuleților de porumb ........................................................................................................... 16 4.1.2 Utilizările ştiuleţilor de porumb în compoziţia materialelor de construcţie ................................................. 16

4.2 ECOLOGIZAREA BETONULUI PRIN SUBSTITUȚIA AGREGATELOR MINERALE CU AGREGATE VEGETALE OBȚINUTE DIN TULPINI DE FLOAREA

SOARELUI ..................................................................................................................................................................... 17 4.2.1 Caracterizarea tulpinii de floarea soarelui ................................................................................................... 17 4.2.2 Utilizările tulpinii de floarea soarelui în compoziţia materialelor de construcţie ........................................ 18

II. CONTRIBUȚII PERSONALE ...................................................................................................................................19

CAP. 1 MATERIALE ȘI METODE ...............................................................................................................................19

1.1 MATERIALE ............................................................................................................................................................. 19 1.1.1 Cimentul ....................................................................................................................................................... 19 1.1.2 Materiale cu caracteristici pozzolanice ........................................................................................................ 19

1.1.2.1 Cenușa zburătoare ..................................................................................................................................................19 1.1.2.2 Silice ultrafină ..........................................................................................................................................................19

1.1.3 Agregate minerale ....................................................................................................................................... 20 1.1.4 Agregate vegetale ....................................................................................................................................... 20

1.1.4.1 Compoziția chimică organică a știuleților de porumb și tulpinilor de floarea soarelui ...........................................20 1.1.4.2 Procesul de realizare a agregatelor din știuleți de porumb .....................................................................................21 1.1.4.3 Procesul de realizare a agregatelor din tulpini de floarea soarelui .........................................................................22

1.1.5 Apa ............................................................................................................................................................... 24 1.1.6 Aditivi ........................................................................................................................................................... 24


3

1.1.6.1 Aditiv de reducere a raportului apă/ciment din compoziția betonului ...................................................................24 1.1.6.2 Aditiv de accelerare a întăririi betonului .................................................................................................................24 1.1.6.3 Aditiv antrenor de aer .............................................................................................................................................25

1.1.7 Alte materiale .............................................................................................................................................. 25 1.2 METODE ................................................................................................................................................................ 25

1.2.1 Metoda de realizare a studiului din cadrul tezei de doctorat ...................................................................... 25 1.2.2 Metoda de determinare a variantei optime de tratare a agregatelor vegetale .......................................... 26

1.2.2.1 Beton cu agregate din știuleți de porumb ...............................................................................................................26 1.2.2.2 Beton cu agregate din tulpini de floarea soarelui ...................................................................................................31 1.2.3 Determinarea densității betonului în stare proaspătă și întărită ...............................................................................34

1.2.4 Determinarea rezistențelor mecanice ale betonului .................................................................................... 34 1.2.4.1 Rezistența la compresiune ......................................................................................................................................35 1.2.4.2 Rezistența la întindere .............................................................................................................................................35

1.2.5 Determinarea modulului de elasticitate static al betonului......................................................................... 36 1.2.6 Determinarea durabilității betonului supus la cicluri repetate de îngheț-dezgheț ...................................... 37 1.2.7 Determinarea conductivității termice a betonului ....................................................................................... 39 1.2.8 Metoda de realizare a blocurilor de zidărie și de determinare a rezistenței la compresiune a acestora .... 41

CAP. 2 REZULTATE ȘI DISCUȚII ................................................................................................................................44

2.1 REZULTATE OBȚINUTE PE EPRUVETELE REALIZATE DIN REȚETELE DE BETON DEZVOLTATE ÎN CADRUL CERCETĂRII ........................... 44 2.1.1 Densitatea .................................................................................................................................................... 44 2.1.2 Rezistența la compresiune ........................................................................................................................... 45

2.1.2.1 Rezistența la compresiune a betonului cu agregate din știuleți de porumb ...........................................................45 2.1.2.2 Rezistența la compresiune a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui ................................................46 2.1.2.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra rezistenței la compresiune a betonului clasic și a celui cu agregate vegetale ................................................................................................................................................................47 2.1.2.4 Discuții comparative între rezultatele privind rezistența la compresiune a tipurilor de beton analizate ...............49

2.1.4 Rezistența la întindere prin despicare .......................................................................................................... 51 2.1.4.1 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din știuleți de porumb ..........................................51 2.1.4.2 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui ..............................51 2.1.4.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra rezistenței la întindere prin despicare a betonului clasic și a celui cu agregate vegetale ................................................................................................................................................52 2.1.4.4 Discuții comparative între rezultatele privind rezistența la întindere prin despicare a tipurilor de beton analizate ............................................................................................................................................................................................55

2.1.5 Modulul de elasticitate ................................................................................................................................ 55 2.1.5.1 Modulul de elasticitate a betonului cu agregate din știuleți de porumb ................................................................55 2.1.5.2 Modulul de elasticitate a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui .....................................................55 2.1.5.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra modulului de elasticitate abetonului clasic și a celui cu agregate vegetale ................................................................................................................................................................56

2.1.6 Durabilitatea betonului supus la cicluri repetate de îngheț-dezgheț ........................................................... 57 2.1.6.1 Durabilitatea la îngheț-dezgheț a betonului cu agregate din știuleți de porumb ....................................................57 2.1.6.2 Durabilitatea la îngheț-dezgheț a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui ........................................58 2..1.6.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra durabilității la îngheț-dezgheț a betonului clasic și a celui cu agregate vegetale ...........................................................................................................................................................58 2.1.6.4 Discuții comparative între rezultatele privind durabilitatea la îngheț-dezgheț a tipurilor de beton analizate .......60

2.1.7 Conductivitatea termică .............................................................................................................................. 61 2.1.7.1 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din știuleți de porumb ...............................................................61 2.1.7.2 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui ...................................................61 2.1.7.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra conductivității termice a betonului clasic și a celui cu agregate vegetale ................................................................................................................................................................62 2.1.7.4 Discuții comparative între rezultatele privind conductivitatea termică a tipurilor de beton analizate ...................66

2.2 REZULTATE OBȚINUTE LA TESTĂRILE PE BLOCURI DE ZIDĂRIE REALIZATE DIN BETON ................................................................. 66

CONCLUZII ȘI DISEMINAREA REZULTATELOR ..........................................................................................................68

BIBLIOGRAFIE .........................................................................................................................................................74


4

INTRODUCERE

Betonul este un material predominant utilizat în industria construcțiilor, a cărui cerere

estimată este în continuă creștere. Procesele de obținere ale componentelor sale sunt poluante, în

special din prisma emisiilor de gaze cu efect de seră. Industria cimentului este, în mod cert, o

industrie care determină probleme de mediu și de sănătate peste tot în lume, în pofida dezvoltărilor

aferente proceselor tehnologice. Industria cimentului contribuie la încălzirea globală și la

schimbările climatice, fiind una din cele mai importante industrii responsabile de emisiile majore

de gaze cu efect de seră. Fabricarea betonului implică, de asemenea, utilizarea de agregate minerale

naturale ce se constituie într-o categorie epuizabilă de resurse naturale. Impactul asupra mediului

asociat cu extracția minieră a agregatelor este reprezentat de scurgerile acide din mine, conversia

utilizării terenului însoțită de pierderea habitatului pentru oameni și animale, zgomot, praf, efect de

sablare, eroziune, sedimentare și schimbări ale reliefului. Datorită creșterii utilizării betonului la

nivel global, a devenit tot mai evidentă necesitatea producerii unui beton mai prietenos cu mediul,

ecologic.

Betonul ecologic este, cel mai adesea, rezultatul utilizării unor materiale din categoria

deșeurilor de origine vegetală, animală sau industrială, ca înlocuitori parțiali sau totali ai cimentului,

nisipului și/sau agregatelor sau acel beton al cărui proces de producție nu afectează semnificativ

mediul înconjurător. Producția sa a devenit o necesitate în contextul provocărilor legate de

protejarea mediului și a sănătății viețuitoarelor.

Utilizarea de materiale pozzolanice ca înlocuitori parțiali ai cimentului în beton contribuie

la reducerea poluării mediului prin limitarea deșeurilor lor din gropile de gunoi, în paralel cu

reducerea cantității de clincher produs (materie de bază în obținerea cimentului) și, în acest fel, a

cheltuielilor de materiale folosite în realizarea construcțiilor.

Fără îndoială, sustenabilitatea în construcții nu se leagă doar de ecologizarea betonului prin

substituția cimentului; utilizarea agregatelor regenerabile reprezintă, de asemenea, o alternativă

viabilă de ecologizare a betonului.

Cercetările din ultimii ani au demonstrat numeroase beneficii ale introducerii materialelor

naturale în compoziția betonului, precum: scăderea costurilor de producție și ale produsului finit,


5

reducerea greutății sale, utilizarea unor resurse regenerabile, o izolare termică și fonică mai bună

față de cea a materialelor tradiționale. În ansamblul lor, materialele naturale, indiferent de tipul lor,

sunt mai ieftine, mai ușoare și mai prietenoase cu mediul decât materialele compozite cu fibre de

sticlă, de exemplu; mai mult, materialele naturale sunt absorbanți fonici superiori, multe materiale

naturale, precum kenaful, inul, sisalul, cânepa, pluta, lâna de oaie, bambusul sau fibrele de cocos,

demonstrând proprietăți adecvate ce le recomandă ca izolatori fonici în camere acustice sau ca

bariere de zgomot.

Obținerea și utilizarea betonului ecologic nu este cu tradiție în industria construcțiilor, însă

poate deveni un pol sustenabil al dezvoltărilor urbane în condițiile în care orice înlocuire a materiilor

prime naturale cu cele regenerabile asigură o conservare mai bună a acestor resurse epuizabile în

timp.

Scopul acestei teze este de a dezvolta o serie de rețete de beton ecologic prin folosirea unor

adaosuri naturale regenerabile pentru reducerea conductivității termice a betonului convențional, și

utilizarea unor materiale pozzolanice ca substituenți parțiali ai cimentului, pentru a reduce consumul

acestuia din urmă. Utilizarea în compoziția betonului a unor materiale rapid regenerabile, precum

știuleții de porumb și tulpinile de floarea soarelui, ajută la reducerea necesarului de materiale de

izolare, atât în cazul proiectelor rezidențiale, cât și a celor comerciale sau cu destinație agro-

zootehnică.

Lucrarea de față cuprinde un număr de 215 pagini, fiind structurată în două mari părți, Partea

I – Studiu Bibliografic și Partea a-II-a – Contribuții Personale.

Partea I – de Studiu Bibliografic cuprinde patru capitole în care este dezbătută pe larg

tematica betonului ecologic, sub aspectul avantajelor și dezavantajelor folosirii diverșilor

substituenți ai componentelor sale tradiționale. În primul capitol este discutat impactul asupra

mediului pe care îl are procesul producerii betonului prin obținerea diferitelor componente ale sale,

în speță, obținerea cimentului și a agregatelor minerale, fiind abordate diferitele riscuri asupra

mediului pe care le implică industria obținerii acestora prin emisiile de gaze cu efect de seră,

epuizarea resurselor naturale, modificarea peisajului și habitatului natural al unor specii de plante

și animale. În capitolul al doilea, sunt discutate diverse metode de ecologizare ale betonului, cu

accent asupra ecologizării prin substituția cimentului cu cenușă zburătoare și silice ultrafină, și prin

înlocuirea agregatelor mienrale cu cele vegetale ori de origine animală. În capitolul al treilea sunt

prezentate caracteristicile fibrelor naturale de origine animală și cele de origine vegetală utilizate în

scopul optimizării higrotermice a betonului convențional, o abordare specifică din prisma discutării

în ansamblu a multiplelor avantaje conferite de utilizarea agregatelor vegetale obținute din știuleți

de porumb și tulpini de floarea soarelui fiind făcută în cursul capitolului al patrulea.


6

În partea a II-a, de Contribuții Personale, au fost prezentate rezultatele cercetărilor proprii,

fiind incluse 2 capitole, 12 tabele și 144 figuri. În primul capitol, Materiale și metode, sunt

prezentate principalele caracteristici ale materialelor utilizate pentru realizarea studiului

experimental și metodele aplicate pentru îndeplinirea obiectivelor propuse și pentru analiza

caracteristicilor compozițiilor de beton dezvoltate în acest studiu. În cel de-al doilea capitol,

Rezultate și discuții, sunt prezentate rezultatele obținute după realizarea analizei caracteristicilor

compozițiilor de beton elaborate prin prisma densității, a rezistenței la compresiune, a rezistenței la

întindere prin despicare, a modulului de elasticitate, a durabilității la acțiunea ciclurilor repetate de

îngheț-dezgheț și a conductivității termice. În acest capitor sunt prezentate și rezultatele obținute în

ceea ce privește rezistența la compresiune a două modele de blocuri de zidărie, realizate ca exemplu

de aplicație practică a betoanelor vegetale elaborate în această cercetare. Lucrarea se încheie cu

capitolul de Concluzii și diseminarea rezultatelor în care sunt prezentate într-o manieră punctuală

cele mai importante aspecte ale prezentei cercetări și gradul de diseminare al cercetării desfășurate

în cadrul stagiului de doctorat.

Pentru realizarea lucrării au fost folosite 88 titluri bibliografice, acestea servind la

fundamentarea deopotrivă a studiului bibliografic, cât și pentru compararea rezultatelor obținute cu

cele prezentate în alte studii de specialitate.

I. STUDIU BIBLIOGRAFIC

CAP. 1 IMPACTUL PRODUCERII BETONULUI ASUPRA

MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR ȘI NECESITATEA

ECOLOGIZĂRII ACESTUIA

Industria construcțiilor a cunoscut o dezvoltare semnificativă în ultimii ani, în special ca

efect a creșterii demografice a societății umane și, implicit, a cererii mărite pentru spații de locuit.

Construcția de locuințe implică, în mod tradițional, utilizarea betonului ca material ce asigură

rezistență clădirilor. Acesta este produs conform unor rețete standard, în funcție de direcția acestuia

de utilizare, ce implică, în mod obligatoriu, utilizarea de agregate minerale extrase din albiile

râurilor ori prin sfărmarea blocurilor de rocă (Hicks, 2008). Extracția constantă a agregatelor

minerale va conduce în timp la epuizarea acestor resurse naturale, unele efecte ale exploatării


7

iraționale fiind deja observate prin schimbările de peisaj și alterarea habitatului diferitelor specii de

plante și animale.

1.1 Obținerea cimentului și impactul acestuia asupra mediului

Cimentul este o componentă extrem de importantă a betonului iar producția sa este o unitate

de măsură a creșterii economice a oricărei țări, prin corelația direct proporțională cu nivelul de

dezvoltare socială și economică. (Teixeira și col., 2016).

Industria cimentului este, în mod cert, o industrie care determină probleme de mediu și de

sănătate peste tot în lume, în pofida dezvoltărilor aferente proceselor tehnologice. Emisiile din

procesele de producție ale cimentului degradează calitatea aerului și conduc la poluarea mediului.

Industria cimentului contribuie la încălzirea globală și la schimbările climatice, fiind una din cele

mai importante industrii responsabile de emisiile majore de gaze cu efect de seră (Olivier și col.,

2016). Se consideră că emisiile de dioxid de carbon, aflate și în relație cu producerea cimentului,

reprezintă principalul factor (98,8%) care generează efectul de încălzire globală. Mo și col. (2016)

menționează că industria cimentului este responsabilă pentru aproximativ 1,8 Gt emisii anuale de

dioxid de carbon, și aproximativ 5-7% din totalul emisiilor de dioxid de carbon din surse

antropogenice. Analiza ciclului de viață a aratat că aproximativ 0,8 t de dioxid de carbon au fost

emise în producția unei tone de ciment (Mo și col., 2016). În concentrații ridicate, alte gaze

rezultate din procesul de fabricare a cimentului, precum CO, NO, SO2, pot afecta respirația și pot

agrava bolile respiratorii și cardiovasculare deja existente. De asemenea, acestea pot contribui la

depunerile de acid, formarea ploii acide sau a smogului (Salas și col., 2016). Diverse metale grele

eliminate de industria cimentului sunt generate în timpul mărunțirii calcarului, împachetării și

transportării cimentului. Metalele grele sunt toxice chiar și la concentrații scăzute, cu numeroase

consecințe asupra sănătății, în funcție de calea de pătrundere și vulnerabilitatea populației expuse

(Oluseye Ogunkunle și Ojofatoba, 2014).

Legea 10/1995 privind calitatea în construcții, actualizată cu Legea 177/2015 ce a înlocuit

Directiva 89/106/CEE, definește cerințele esențiale pentru materialele de construcție. Acestea se

referă la rezistență și stabilitate, siguranța la foc, igienă, sănătate și mediu, siguranță și accesibilitate

în utilizare, protecție fonică, economie de energie și izolare termică, și utilizarea sustenabilă a

resurselor naturale.

Proiectarea ecologică și eficiența energetică sunt concepte ce exprimă necesitatea găsirii

unor noi materiale și tehnologii ce sunt prietenoase cu mediul, pentru a înlocui materialele

convenționale utilizate în construcția clădirilor, și care permit, prin urmare, scăderea impactului

asupra mediului în termeni de consum de energie și a emisiilor cu efect de gaz de seră. Materialele

sustenabile sunt cele care, în mod normal, sunt făcute din materiale naturale sau reciclate, a căror


8

producție are un impact redus asupra mediului, necesitând consumuri mici de energie și de resurse

non-regenerabile (Ingrao și col., 2015).

1.2 Obținerea agregatelor minerale și impactul proceselor aferente asupra

mediului

O componentă majoră a betonului este reprezentată de agregatele minerale (nisip și pietriș

sau piatră sfărmată). Aceste agregate reprezintă o resursă naturală, în general larg răspândită dar

aceasta nu înseamnă că este întotdeauna disponibilă pentru utilizare și că nu mai este necesară

raționalizarea extracției acesteia. Unele zone nu au nisip și pietriș, și agregatele trebuie să fie

obținute prin mărunțirea rocilor, însă sursele potențiale pot fi la foarte mare adâncime, aceasta

conducând la extracții impracticabile (Langer și col., 2004).

Impactul asupra mediului asociat cu extracția minieră a agregatelor este reprezentat de

scurgerile acide din mine, conversia utilizării terenului însoțită de pierderea habitatului pentru

oameni și animale, zgomot, praf, efect de sablare, eroziune, sedimentare și schimbări ale reliefului.

Unele zone unde se intenționează extracția de agregate pot avea caracteristici geomorfe rare ori pot

reprezenta habitatul unor specii rare sau pe cale de dispariție. Mineritul în asemenea zone poate

produce consecințe serioase și pe termen lung asupra mediului în vecinătatea locației sau chiar în

locații îndepărtate față de aceasta. Șantierele de extragere ale agregatelor pot produce perturbări

asupra arealelor învecinate, în principal sub forma traficului de camioane și polarea aerului, cu

impact negativ asupra rezidenților sub forma inconvenientelor vizuale și fonice. Mineritul

agregatelor poate determina eliberarea de sedimente periculoase, a sării și a substanțelor chimice în

cursurile de apă, sol și aer (Grant, 2017; Campbell, 2014; Langer și Arbogast, 2002).

CAP. 2 METODE DE ECOLOGIZARE ALE BETONULUI

2.1 Generalități în ecologizarea betonului

Datorită creșterii utilizării betonului la nivel global, a devenit tot mai evidentă necesitatea

producerii unui beton mai prietenos cu mediul (engl. „eco-friendly”). Unul din principalele

argumente ale acestei tendințe este reprezentat de impactul negativ pe care îl au extragerea și

obținerea materialelor pentru producerea betonului, precum agregatele și cimentul.

Agenția Internatională pentru Energie (AIE) se concentrează asupra a patru categorii de

măsuri de îmbunătățire ce vizează reducerea emisiilor de dioxid de carbon din industria cimentului:


9

eficiența energetică, combustibilii alternativi, înlocuirea clincherului și captarea și depozitarea

carbonului (Salas și col., 2016).

În vederea dezvoltării unui ecobeton, cercetătorii au analizat posibilitatea utilizării în beton

a subproduselor industriale și a materialelor de tip deșeuri (Mo și col., 2016). Deșeurile și

materialele cimentoase suplimentare, precum cenușa de termocentrală, zgura de furnal, silica fume,

cenușa din coji sau pleavă de orez, metacaolinul, pot fi utilizate ca înlocuitori parțiali ai cimentului

Portland. Utilizarea deșeurilor din construcții ca sursă de aggregate pentru producerea unui nou

beton a devenit din ce în ce mai des întâlnită în ultimii ani (Kubba, 2012). Cimentul cu un nivel

scăzut de clincher este considerat a fi un ciment cu un impact scăzut asupra mediului datorită

reducerii cantității de energie implicate și a emisiilor înglobate de dioxid de carbon mai scăzute,

efectul înlocuirii cimentului cu impact ridicat cu cimentul cu impact scăzut fiind unul semnificativ.

În timp ce utilizarea subproduselor industriale în beton este deja bine-definită, încorporarea

deșeurilor în producția de beton este încă în etapa de cercetare primară, în special în ceea ce privește

deșeurile din industria agricolă. Acest tip de deșeuri este, de obicei, ars sau depozitat în gropi de

gunoi (Mo și col., 2016), determinând probleme de mediu, precum poluarea apei și a aerului, și

contaminarea solului. Utilizarea deșeurilor agricole în producerea betonului poate contribui la

conservarea mediului. Dintre cele mai cunoscute deșeuri agricole analizate pentru producerea

betonului sunt cele din industria uleiului de palmier, precum șrotul de palmier și cenușa rezultată

din arderea acestuia, din industria nucilor de cocos, precum coaja și fibrele nucii de cocos, la fel

cum și cele din industria orezului, așa cum este pleava sau coaja bobului de orez (Mo și col., 2016).

Alte deșeuri agricole utilizate în producția betonului sunt cele provenite din culturile agricole de

bambus, de porumb, de grâu sau de sisal, ori cele rezultate din piscicultură (de la stridii ori de la

scoici), pentru înlocuirea parțială a cimentului sau a agregatelor din compoziția betonului. În

încercarea de a proteja mediul înconjurător, unele dintre aceste deșeuri agricole au fost utilizate ca

înlocuitor al agregatelor din beton pentru a reduce dependența de agregatele convenționale, precum

granitul, pietrișul sau nisipul natural (Mo și col., 2016). Prin utilizarea materialelor naturale pot fi

obținute atât eficiență energetică, cât și sustenabilitate în construcții (Štirmer și col., 2014).

2.2 Metode de ecologizare a betonului prin substituția cimentului

Producția cimentului implică consumul de mari cantități de materii prime, energie și căldură,

și producția de cantități semnificative de deșeuri solide (Huntzinger și Eatmon, 2009).

Pentru a reduce impactul betonului asupra mediului înconjurător trebuie urmărite câteva

principii care se referă la utilizarea betonului adecvat pentru scopul adecvat, includerea unui

conținut ridicat de materiale reciclate sau alternative, optimizarea conținutului de ciment în beton


10

și utilizarea cimentului cu impact redus asupra mediului, cu conținut cât mai scăzut posibil de

clincher (Damtoft și col., 2008).

Industria cimentului și cea a betonului au început să ia măsuri cu efecte pozitive asupra

schimbărilor climatice prin scăderea continuă a emisiilor de dioxid de carbon rezultate din

producere cimentului, prin dezvoltarea de rețete de beton cu un impact scăzut datorită înlocuirii

cimentului, prin încurajarea reciclării betonului sau prin exploatarea masei termice a acestuia pentru

a obține o economie a energiei pentru încălzirea sau răcirea clădirilor (Damtoft și col., 2008).

2.2.1 Ecologizarea betonului prin substituția cimentului cu cenușă zburătoare

O metodă de reducere a consumului de energie și de a obține beneficii asupra mediului

înconjurător în ceea ce privește producția de beton este reducerea cantității de ciment prin înlocuirea

sa cu cenușă zburătoare. Cenușa zburătoare este un subprodus rezultat din procesul de ardere a

cărbunelui în termocentrale care se caracterizează printr-un conținut variabil de metale grele, în

funcție de compoziția materiei prime și temperatura de ardere (Verma și col., 2016).

Cantitățile de cenușă zburătoare obținute în prezent sunt semnificative, ceea ce reprezintă

un pericol potențial datorită posibilității ca o astfel de cenușă să fie purtată de vânt și de a ajunge,

astfel, la mari distanțe (Sijakova-Ivanova și col., 2011). Asupra organismelor superioare, riscurile

contaminării cu particule de cenușă de termocentrală sunt diverse, de la efecte ale poluării cu praf

(depunerea pe suprafața frunzelor plantelor, împiedicarea fotosintezei și, prin urmare, reducerea

asimilării dioxidului de carbon, alergii, bronșite cronice și cancer la plămâni, în cazul omului și

animalelor) până la efecte cumulative datorate expunerii la diverse concentrații de metale grele

exprimate prin boli ale rinichilor, ficatului, tiroidei, măduvei osoase, și chiar boli genetice (Smołka-

Danielowska și col., 2006).

Cenușa zburătoare îmbunătățește hidratarea cimentului, lucrabilitatea și durabilitatea

betonului, crește rezistența la compresiune a betonului pe termen lung, pentru perioade mai mari de

90 de zile (Chousidis și col., 2015; Shaikh și Supit, 2015); aceasta reduce porozitatea betonului și

difuzia dioxidului de carbon și clorurilor, diminuează fisurarea datorită căldurii scăzute de hidratare

(Sua-iam și Makul, 2015). De asemenea, betonul cu cenușă zburătoare prezintă un timp de priză

mai redus (Mehraj și Bhat, 2013) și este mai afectat de procesul de carbonatare decât betonul normal

(Chousidis și col., 2015); dezvoltă o rezistență la compresiune mai scăzută mai devreme de 28 de

zile ca urmare a faptului că betonul conține o cantitate mai mică de ciment, prin urmare de oxid de

calciu, compus ce este în directă legătură cu dezvoltarea rezistenței betonului (Sua-iam și Makul,

2015). Rezistența betonului cu cenușă zburătoare depinde, de asemenea, de compoziția chimică și

condițiile de ardere ale cenușii. Prin înlocuirea cimentului în proporții de 5 și 10% cu cenușă

zburătoare a fost obținută o scădere a absorbției capilare a betonului și o creștere a modulului de


11

elasticitate; de asemenea, cenușa zburătoare a îmbunătățit rezistența la compresiune a betonului

supus atacului chimic cu soluție NaCl 3,5% pentru 130 de zile (Chousidis și col., 2015).

2.2.2 Ecologizarea betonului prin substituția cimentului cu silice ultrafină

Silicea ultrafină este un subprodus industrial rezultat în urma producției aliajelor de fero-

siliciu sau a siliciului metalic în cuptoare cu arc electric, foarte utilă în aplicațiile din beton de înaltă

performanță (Damtoft și col., 2008). Acesta asigură o rezistență crescută la compresiune și la

întindere a betonului obținut, o mai mare coeziune și la scăderea posibilității de segregare a

betonului, nu afectează semnificativ punctul de priză, reduce fenomenul de sângerare a betonului,

prezintă o căldură de hidratare similară cimentului, produce o foarte mare reducere a permeabilității

apei. Betonul cu praf de silice prezintă o rezistență crescută la carbonatare și o comportare

îmbunătățită la difuzia clorurilor și atacului sulfatului de sodiu. Dacă este expus ciclurilor de îngheț-

dezgheț, acest tip de beton ar trebui să aibă aer înglobat în structura sa (Des King, 2012). Silicea

ultrafină este mai scumpă decât cimentul Portland și cenușa zburătoare dar utilizarea sa este

recomandată atunci când este necesară obținerea unui beton cu performanțe ridicate din punct de

vedere al proprietăților mecanice și al durabilității (Anwar și Roushdi, 2013).

2.3 Metode de ecologizare ale betonului prin substituția agregatelor

Extracția agregatelor reprezintă una din cele mai importante industrii miniere din lume, cu

o producție anuală de aproximativ 16,5 miliarde tone evaluate la mai mult de 70 miliarde de dolari.

Impactul asupra mediului determinat de activitățile de extracție a agregatelor este limitat de

reglementări directe sau prin reglementări indirecte (Langer și col., 2004).

O altă măsură ce vizează managementul sustenabil al resurselor naturale este reprezentată

de implementarea de taxe și impozite pe mediu pentru a corecta erorile pieței și pentru a asigura că

poluatorul plătește. (EEA, 2008).

În ultimele decenii, politica de mediu a Uniunii Europene a fost reglementată de Programele

de Acțiuni asupra Mediului (engl. „Environment Actions Programmes – EAP”) ce stabilesc

obiectivele principale de atins într-o perioadă de câțiva ani. Prin implementarea EAP, poluarea

aerului, apelor și solului a scăzut semnificativ, dar sunt luate în continuare măsuri de protejare a

capitalului natural, de stimulare a utilizării eficiente a resurselor. Printre obiectivele prioritare ale

celui de-al șaptelea EAP (2014-2020) pot fi menționate următoarele: (i) protejarea, conservarea și

îmbunătățirea capitalului natural al Uniunii Europene; (ii) transformarea economiei Uniunii

Europene într-o resursă eficientă, ecologică și competitivă din punct de vedere al emisiilor de

carbon; (iii) stimularea investițiilor pentru protejarea climei și a mediului. Pentru a îndeplini aceste


12

obiective, o cale de acțiune este prin scăderea impactului asupra mediului al consumului de resurse

naturale, utilizând biomasa într-un mod sustenabil și transformând deșeurile în resurse. EAP

încurajează inovația și dezvoltarea de soluții sustenabile pentru protejarea mediului și recunoaște

importanța accesului public la informație, îmbunătățind pe scară largă înțelegerea problemelor de

mediu. (Parlamentul European și Consiliul European, 2013).

CAP. 3 MODALITĂȚI DE OPTIMIZARE HIGROTERMICĂ A

BETONULUI UTILIZÂND ADAOSURI NATURALE

Creșterea numerică a populațiilor umane a determinat o raționalizare mai bună a resurselor

existente. Mai mult, poluarea continuă ca efect al diferitelor activități umane, la care se adaugă și

fabricarea cimentului, a fost dovedită ca fiind în relație directă cu creșterea emisiilor de gaze cu

efect de seră. Acest fapt a determinat reorientarea specialiștilor în găsirea unor alternative de a

construi mai ecologic, precum introducerea fibrelor naturale în beton, aceasta fiind asociată cu

numeroase beneficii: scăderea costului de producție, reducerea greutății produsului finit, utilizarea

unor resurse regenerabile, o izolare termică și fonică mai bună față de cea a materialelor tradiționale.

În ansamblul lor, fibrele naturale (indiferent de tipul lor) sunt mai ieftine, mai ușoare și mai

prietenoase cu mediul (engl. „eco-friendly”) decât materialele compozite de fibre de sticlă, de

exemplu (Asdrubali, 2007). Mai mult, fibrele naturale sunt absorbanți superiori, multe materiale

naturale, precum kenaful, inul, sisalul, cânepa, pluta, lâna de oaie, bambusul sau fibrele de cocos,

demonstrând proprietăți de buni absorbanți, fiind utilizate ca izolatori fonici în camere acustice sau

ca bariere de zgomot.

Deșeurile vegetale, precum iarba, frunzele de pin sau cocenii de porumb utilizați în panouri

sandwich, au un coeficient de absorbție similar cu cel al spumei poliuretanice sau al vatei minerale.

Stuful a fost de curând propus cu aplicații de absorbant cu performanțe excelente la frecvențele

mediu-înalte. Însă nu toate materialele naturale satisfac performanțele de absorbție. De exemplu,

lemnul și pluta, datorită structurii lor, au proprietăți slab absorbante. Dintre materialele alternative

cu origini minerale, pot fi considerate argila expandată, perlitul expandat, vermiculitul expandat,

piatra ponce. Argila expandată prezintă bune performanțe de absorbție fonică într-o gamă largă de

frecvențe (˃0,8 în intervalul 500-5000 Hz), deși inconvenientul folosirii sale ar putea fi legat de

necesarul mare de energie pentru obținerea sa (Asdrubali, 2007).

Considerând originea lor, fibrele naturale sunt clasificate în trei categorii, astfel: fibre

minerale, fibre animale și fibre vegetale.


13

3.2 Caracterizarea fibrelor naturale de origine vegetală

Fibrele vegetale sunt considerate naturale, fiind alcătuite, în principal din celuloză și lignină,

și alți componenți minori precum zahăr, amidon, proteine, cenușă. În general, acestea conțin 60-

80% celuloză, 5-20% lignină și până la 20% apă (Saxena și col., 2011). Producția acestora la nivel

global este semnificativă însă utilizarea lor trebuie realizată cu precauție, deoarece glucoza prezentă

în multe din fibrele naturale neprocesate întârzie întărirea cimentului și poate chiar determina

putrezirea ca rezultat al acțiunii bacteriene sau fungice în condiții de umezeală. În acest fel, un

amestec de „accelerare” poate fi necesar pentru a stabiliza efectul de întârziere al prizei de către

glucoză iar un microbiocid organic poate preveni atacul bacterian asupra fibrelor (Johnson, 2010).

Fibrele vegetale sunt mult mai predispuse la infestații fungice și parazitare, și mult mai puțin

rezistente la foc decât cele minerale. Non-toxicitatea produșilor chimici utilizați pentru cultivarea

lor trebuie să fie de asemenea luată în calcul (Asdrubali, 2007).

Proprietățile betonului realizat cu fibre naturale

Materia primă vegetală este una ușor regenerabilă ce oferă o izolare acustică și termică

îmbunătățită, și absoarbe dioxidul de carbon din mediu. Porozitatea ridicată a agregatelor vegetale

și densitatea lor aparentă scăzută, le recomandă a fi utilizate în producerea de beton ce prezintă un

comportament acustic și hidrotermic foarte bun comparativ cu betonul convențional cu agregate

minerale. Agregatele vegetale prezintă o flexibilitate ridicată ce determină un comportament elastic

și plastic non-fragil, o ductilitate crescută dincolo de punctul de maximum al rezistenței mecanice

și o deformabilitate ridicată sub presiune (Amziane și Sonebi, 2016).

Cercetările cu privire la utilizarea deșeurilor din agricultură în producerea betonului sunt

relativ de dată recentă, fiind necesare studii care să demonstreze durabilitatea acestora pe termen

lung. Oricum, betonul realizat cu deșeuri din agricultură este considerat cu bune proprietăți termice.

Coaja de palmier, coaja de nucă de cocos, cojile bobului de orez, știuleții de porumb, coaja de fistic,

substratul uzat de ciuperci, deșeurile de tutun, sunt dintre cele mai utilizate deșeuri în acest scop.

Întrucât agregatele (nisipul ca agregat fin și pietrișul ca agregat rugos) reprezintă aproximativ 60-

80% din volumul betonului, utilizarea cu succes a unor astfel de deșeuri solide din agricultură, ca

înlocuitor total sau parțial al agregatelor convenționale, contribuie la salvarea energiei, conservarea

resurselor naturale și reducerea costurilor pentru producerea materialelor de construcție. De

asemenea, rezolvă problema deșeurilor și ajută la protejarea mediului înconjurător.

În domeniul construcțiilor se studiază de mult timp utilizarea diverselor tipuri de fibre,

deșeuri din lemn și subproduse derivate din plante, ca adaosuri în vederea obținerii betonului

ecologic.


14

Structura distinctă a celulelor dotează fibra naturală cu excelente proprietăți mecanice, dar

cu o durabilitate slabă în mediu alcalin, precum mediul asigurat de matricea de ciment (Nozahic și

col., 2012). Degradarea fibrelor poate fi atenuată prin două căi: (i) pre-tratament fibră și (ii)

modificarea matricii de ciment. Pretratarea fibrelor naturale include metode chimice, fizice și fizico-

chimice (Harbulakova, 2014). Atât pretratarea fibrelor, cât și modificarea matricii de ciment prin

utilizarea diverselor materiale cimentoase suplimentare, precum metacaolinul, nano-argila,

calcarul, cenușa din coji de orez, cenușa zburătoare și diatomita, indică faptul că se poate opri în

mod eficient degradarea fibrei naturale. Cu toate acestea, pretratarea fibrelor naturale poate necesita

mai mult efort, poate crește costurile și trebuie să ia în considerare compatibilitatea dintre agenții

de modificare și matricea de ciment, precum și efectul său asupra proprietăților de interfață fibre-

ciment (Harbulakova, 2014). Prin urmare, este mai logic să fie îmbunătățite proprietățile mecanice

inițiale și durabilitatea compozitelor de ciment armate cu fibre naturale prin modificarea reacției de

hidratare a cimentului.

Degradarea fibrelor naturale prezintă o puternică dependență și de gradul de hidratare a

cimentului, mai ales atunci când acesta devine mai mare de 80%. Prin urmare, se poate trage

concluzia că durabilitatea compozitelor de ciment armate cu fibre naturale este proporțională cu

hidratarea cimentului (Jianqiang, 2016).

CAP. 4 ECOLOGIZAREA BETONULUI PRIN UTILIZAREA

AGREGATELOR VEGETALE DIN ȘTIULEȚI DE PORUMB ȘI

TULPINI DE FLOAREA SOARELUI

Agregatele din plante sunt adecvate de a fi utilizate în compoziția materialelor de

construcție, avantajele acestora fiind în legătură cu procesarea lor simplă ce contribuie la protecția

mediului și reducerea poluării (Farias și col., 2017). Utilizarea în compoziția de beton a agregatelor

din plante, precum știuleții de porumb și tulpinile de floarea soarelui reprezintă o soluție pentru

reducerea poluării provocată de însăși producerea acestuia. Aceste materii prime sunt disponibile

pe scară largă, sunt ușor regenerabile și conduc la reducerea costurilor finale ale betonului.

Betonul cu știuleți de porumb și tulpini de floarea soarelui reprezintă un material ce combină

conținutul de deșeu cu materiale cu emisii scăzute și disponibile la nivel local. Dezvoltarea

sustenabilă la nivel local este în interdependență cu probleme globale, precum încălzirea globală

sau epuizarea resurselor minerale (Amziane și Sonebi, 2016).


15

Porumbul reprezintă o cultură cu o largă răspândire geografică. Conform tabelului 5 , aria

sa cultivată a fost în jur de 178 x 106 ha în 2017 la nivel global, fiind a doua cultură ca arie de

răspândire după cea de grâu, dar cea mai mare ca producție per hectar (6,18 t/ha) și ca și cantitate

globală (1099,91 x 106 t) (OECD, 2018). Porumbul reprezintă o cultură cu o răspândire importantă

în China, Statele Unite ale Americii, Africa de Sud și Europa de Est. În Uniunea Europeană, în

2018, a fost produsă 5,5% din producția globală de boabe de porumb. În același an, în România,

cultura de porumb a avut o pondere de 29% din totalul ariei agricole cultivată pe țară. Conform

tabelului 5, la nivel global, floarea soarelui este, în general, o cultură cu o arie mai mică de

răspândire decât cea a porumbului (26,46 x 106 ha), cu o productivitate de 1,9 t / ha și o producție

totală de aproximativ 50,47 x 106 t la nivelul anului 2018 (USDA, 2018). În Uniunea Europeană, în

2018, a fost realizată o producție de semințe de floarea soarelui ce a reprezentat 19,6% din cea

globală de acest tip. La nivelul României, cultura de floarea soarelui a avut o pondere de 12% din

totalul ariei agricole cultivată în 2018 pe țară (USDA, 2018). Floarea soarelui reprezintă o cultură

cu o răspândire largă, în special în Sudul Americii de Sud, Europa de Sud, Rusia Europeană și

Africa de Sud (Lef și col., 2004).

Tabel 5. Producția și ariile cultivate cu porumb și floarea soarelui la nivelul

României, Uniunii Europene și la nivel mondial în 2018

Cultura

România UE 28 Nivel Mondial

Producție

boabe

(mii tone)

Pondere în

totalul ariei

agricole cultivate

pe țară

Aria

cultivată

(mii Ha)

Producție boabe (mii tone)

Producția

pe Ha

(tone/Ha)

Aria

cultivată

(mii Ha)

Producție

boabe

(mii tone)

Porumb 10 700****

(2017) 29%* 2 658**

60400

(5,49% din producția globală

de boabe de porumb)*

6,18* 178 000* 1 099 910*

Floarea

soarelui

2 948****

(2017) 12%** 1 100***

9700

(19.6% din producția

globală de semințe de floarea

soarelui)*

1,9** 26 460** 50 470**

Sursa:

*OECD, 2018. Crop production (indicator). https://doi.org/10.1787/49a4e677-en

** USDA (United States Department of Agriculture), USDA Foreign Agricultural Service, 2018. World Agricultural

Production. Circular Series WAP 11-18, 26 pp. https://apps.fas.usda.gov/PSDOnline/app/index.html#/app/downloads

Foreign Agricultural Service

***https://www.reportlinker.com/data/series/h-mh0i_WztA

****https://www.reportlinker.com/data/series/8831dl2FLkE

În ceea ce privește utilizarea porumbului și florii soarelui ca agregate în beton, acestea sunt

convenabile financiar și ușor de procesat, fiind resurse locale fără existența unor costuri

suplimentare ridicate. Recoltarea și depozitarea lor se realizează cu ajutorul utilajelor agricole deja

existente (Farias și col., 2017).

https://doi.org/10.1787/49a4e677-en

https://apps.fas.usda.gov/PSDOnline/app/index.html#/app/downloads

https://www.reportlinker.com/data/series/h-mh0i_WztA

https://www.reportlinker.com/data/series/8831dl2FLkE


16

4.1 Ecologizarea betonului prin substituția agregatelor minerale cu agregate

vegetale obținute din știuleți de porumb

4.1.1 Caracterizarea știuleților de porumb

În general, porumbul este folosit în hrana vitelor și în industria alimentară. Ca deșeuri,

știuleții de porumb nu au o aplicabilitate specifică, fiind utilizați în cantități relativ mici pentru

încălzirea locuințelor sau pentru hrana animalelor (tocați împreună cu boabele de porumb). Știuleții

de porumb pot fi considerați, în principal, deșeuri agricole care sunt, de obicei, arși pe teren (Pinto

și col., 2012a) sau utilizați ca îngrășământ direct pe terenul de pe care au fost recoltați (Ashour și

col., 2013).

Știuleții de porumb reprezintă aproximativ 15% din totalul producției de porumb, fiind

constituiți din celuloză, hemiceluloză, lignină, proteine și cenușă în următoarele procente: 39,1;

42,1; 9,1; 1,7 și respectiv 1,2 (Ashour și col., 2013). Principalii constituenți anorganici ai știuleților

de porumb sunt oxigenul (77,52%), dioxidul de siliciu (10,06%), aluminiul (4,44%), potasiul

(2,20%), calciul (2,09%), magneziul (1,49%), sodiul (1,14%) și fierul (1,06%) (Pinto și col.,

2012a). Densitatea lor este de aproximativ 212 kg/m3, însușire care le permite utilizarea în producția

de beton ușor (Pinto și col., 2012a). Ca o caracteristică specială a acestor deșeuri agricole este

capacitatea mare de absorbție a apei (de 327%). Cu toate că aceste deșeuri pot absorbi o asemenea

cantitate mare de apă, integritatea lor structurală se păstrează, prin urmare pot fi considerați cu o

rezistență la apă acceptabilă pentru aplicații în domeniul construcțiilor. În sprijinul acestei afirmații

poate fi considerată existența unor clădiri din Portugalia care au știuleți de porumb în structura

pereților lor externi. Având în vedere rezistența lor la foc, știuleții de porumb dezvoltă un proces de

ardere lentă, însoțită de flacără și o emisie de gaze negricioase. Comparativ cu polistirenul expandat

și extrudat, care se topesc după câteva secunde de expunere directă la flăcără, știuleții de porumb

rezistă la foc aproximativ 5 minute (Pinto și col., 2012a).

Știuleții de porumb sunt un material bun izolator termic întocmai datorită conținutului ridicat

de oxigen. Pinto și col. (2012a) a măsurat conductivitatea termică a unei plăci din știuleți de porumb

cu o grosime de 5 cm și au obținut valoarea de 0,139 W/mK pentru conductivitate termică și 1,99

W/m2K pentru coeficientul de transmisie termică.

4.1.2 Utilizările ştiuleţilor de porumb în compoziţia materialelor de construcţie

Tot mai multe studii au fost concentrate asupra posibilităților de utilizare a știuleților de

porumb în construcții, cu scopul de a le îmbunătăți durabilitatea, rezistența mecanică dar și

rezistența la fungi și umiditate.

Știuleții de porumb mărunțiți au fost folosiți în producția de beton ușor, fiind o soluție

alternativă sustenabilă în comparație cu agregatele ușoare utilizate în prezent, precum cele de argilă


17

expandată, pluta sau polistirenul expandat. Pinto și col., (2012b) a realizat un beton din știuleți de

porumb într-un raport de 6/1/1 (știuleți de porumb mărunțiți / ciment Portland / apă) și un beton cu

argilă expandată în același raport (argilă expandată / ciment Portland / apă). Probele realizate cu

știuleți au avut o densitate de 382,2 kg/m3, mult mai mică decât cele realizate cu argilă expandată

(576,3 kg/m3). Rezistența la compresiune înregistrată de cele două materiale a fost de 120 kN/m2 și,

respectiv, de 1360 kN/m2. Deși rezistența la compresiune este foarte scăzută, betonul cu știuleți de

porumb poate fi utilizat în aplicații nestructurale.

Njeumen Nkayema și col. (2016) a realizat un studiu cu privire la utilizarea știuleților de

porumb ca agent de formare a porilor din cărămizi ușoare din argilă, folosind diverse cantități de

știuleți de porumb. Obținerea unui material poros poate fi de interes pentru realizarea pereților

despărțitori sau pentru termoizolatii sau izolații acustice. Ca o concluzie generală a acestui studiu,

știuleții de porumb pot fi utilizați cu succes ca agenți de formare a porilor.

Faustino și col. (2015) a efectuat o cercetare asupra știuleților de porumb mărunțiți și folosiți

ca agregate pentru a produce blocuri ușoare de zidărie din beton. Densitatea produselor obținute a

fost de 1680 kg/m3, valoare care încadrează betonul obținut în categoria de beton ușor, conform

normativelor în vigoare. Pentru a reduce absorbția de apă și pentru a îmbunătăți aderența dintre

beton și agregate, granulele de știuleți de porumb au fost acoperite cu o pastă de ciment. Probele au

fost testate pentru absorbția de apă, fiind ținute timp de 14 zile în contact direct cu apa. După

terminarea testului, ambele tipuri de materiale și-au păstrat integritatea. De asemenea, după testarea

lor pe cicluri repetate de îngheț-dezgheț, acestea au menținut o durabilitate ridicată.

4.2 Ecologizarea betonului prin substituția agregatelor minerale cu agregate

vegetale obținute din tulpini de floarea soarelui

4.2.1 Caracterizarea tulpinii de floarea soarelui

De-a lungul vremurilor, s-a pus problema comparării avantajelor folosirii în beton a

agregatelor obținute din tulpini de floarea soarelui sau a celor din cânepă. Din punct de vedere al

compoziției chimice, valorile din literatura de specialitate prezintă asemănări interesante între

cânepă și floarea soarelui. Părțile lemnoase ale cânepei și florii soarelui au un conținut de celuloză

de aproximativ 50% și, respectiv, 40% în unități de masă. Acest procent ajunge la 47,4% în cazul

măduvei tulpinii de floarea soarelui.

Agregatele din tulpini de floarea soarelui sunt ultra-ușoare, cu o densitate în vrac de 105 ±

2 kg/m3 și un conținut de apă de 9,4% măsurate într-o cameră la 20 ± 20C și 35±5% umiditate

relarivă. Rezultate similare ale densității au fost obținute pentru cânepă (103 ± 2 kg/m3) și tija de


18

floarea soarelui (105 ± 2 kg/m3) (Nozahic și col., 2012). Prin comparație, densitatea relativă a

particulelor de lemn este de 305,8 ± 66 kg/m3 (Nozahic și col., 2012).

Scoarța tulpinii de floarea soarelui este un material lemnos compus din celuloză, lignină și

cutin (o substanță formată din esteri puternic polimerizați ai acizilor grași) ce are densitatea

particulelor de ~ 500 kg/m3. Măduva tulpinii de floarea soarelui este diferită, deoarece nu este un

material lemnos (conține 50,2% compuși solubili în detergent neutru). Aceasta este compusă din

95% aer (Chabriac și col., 2016).

Spre deosebire de cânepă, care are nevoie de un mecanism adaptat pentru a elimina partea

fibroasă a tijei, întreaga tulpină a florii soarelui poate fi fărâmițată și utilizată ca agregate pentru

obținerea betonului ecologic (Chabannes și col., 2015).

4.2.2 Utilizările tulpinii de floarea soarelui în compoziţia materialelor de construcţie

La proiectarea betonului cu agregate lignocelulozice, trebuie luat în considerare câștigul de

masă prin imersia directă a agregatelor în apă. Când particulele lemnoase sunt înmuiate în apă are

loc și o umflare semnificativă a acestora. Acest fenomen este unul întârziat comparativ cu absorbția.

Conductivitatea termică a agregatelor de floarea soarelui este foarte aproape de cea a

cânepei, chiar mai mică (0,05 W/mK, respective 0,055 W/mK). Acest lucru poate fi explicat prin

prezența măduvei celulozice, având o mai mare și o mai bună porozitate închisă decât particulele

lemnoase (Chabannes și col., 2015).

Ca cercetare comparativă, Chabannes și col. (2015) a studiat proprietățile betonului cu

agregate de floarea soarelui, respectiv cu agregate din cânepă, într-un raport liant/agregate de 2.

Testele realizate pe betonul cu agregate din floarea soarelui au demonstrat o conductivitate termică

de 0,096 W/mK și o rezistență la compresiune medie de 0,5 MPa determinată la 60 de zile. Aceste

rezultate au fost aproape similare cu cele înregistrate de betonul cu agregate din cânepă. De

asemenea, Nozahic și col. (2012) a demonstrat că agregatele din tulpini de floarea soarelui și cele

din tulpini de cânepă au o structură similară de fagure de miere și compoziție chimică. Autorii au

dezvoltat un beton cu agregate de floarea soarelui și liant pe bază de calcar și pumice, cu raportul

liant/agregate egal cu 18. Rezistența la compresiune la 28 de zile a acestui tip de beton a fost de

2,52 MPa. Aceeași rețetă de beton, dar ce a inclus agregate din cânepă, a înregistrat o rezistență la

compresiune de 2,77 MPa. Mati-Baouche și col. (2014) au dezvoltat un material compozit din

particule de tulpini de floarea soarelui și chitosan cu o conductivitate termică de 0,056 W/mK și o

rezistență la compresiune de 2 MPa, în cazul unei rețete cu 4,3% chitosan și particule de floarea

soarelui mai mari de 3 mm.


19

II. CONTRIBUȚII PERSONALE

CAP. 1 MATERIALE ȘI METODE

1.1 Materiale

1.1.1 Cimentul

Cimentul utilizat în cercetările desfășurate în cadrul acestei teze de doctorat a fost de tip II.

Denumirea completă a acestuia este CEM II/A-LL 42,5R.

Analiza chimică elemntară realizată prin intermediul metodei EDAX a condus la următoarea

compoziție raportată la totalul masei cimentului efectiv utilizat în cadrul cercetăril: Oxygen (O) -

47,65% ,Aluminiu (Al) - 12,89%, Siliciu (Si) - 20,97%, Sulf (S) - 1,05%, Potasiu (K) - 1,07%,

Calciu (Ca) - 12,12%, Fier (Fe) - 4,25%.

1.1.2 Materiale cu caracteristici pozzolanice

1.1.2.1 Cenușa zburătoare

În cadrul cercetărilor, cenuşa zburătoare de termocentrală a fost cea realizată la centrala CET

Holboca Iaşi, și a fost adaugată ca înlocuitor a 10%, 20% și 30% din cantitatea de ciment).

Analiza chimică elementară determinată prin metoda EDAX ce are la bază spectroscopia de

raze X, a dezvăluit următoarea compoziție, exprimată în procente de masă, a cenușii zburătoare

utilizate în realizarea rețetelor de beton dezvoltate în prezentul studiu doctoral: Carbon (C) –

36,23%, Oxigen (O) – 36,75%, Sodiu (Na) – 0,19%, Magneziu (Mg) – 0,48%, Aluminiu (Al) –

8,39%, Siliciu (Si) – 12,61%, Potasiu (K) – 0,40%, Calciu (Ca) – 1,88 %, Fier (Fe) – 3,08%.

1.1.2.2 Silice ultrafină

În cadrul cercetărilor, silicea utilizată, Sika Fume HR/TU, a fost furnizată de firma Sika

Romania, și a fost adăugată ca înlocuitor a 10% din cantitatea de ciment, maximul dozajului

recomandat prin fișa tehnică de la producător.

Analiza chimică elementară realizată prin intermediul metodei EDAX a condus la

următoarea compoziție raportată la totalul masei silicei efectiv utilizat în cadrul cercetărilor:

Oxigen (O) – 54,03%, Siliciu (Si) – 45,97%.


20

Compoziția chimică elementară a silicei, exprimată ca arie desfășurată, este următoarea:

Oxigen (O) – 67,36%, Siliciu (Si) – 32,64%.

1.1.3 Agregate minerale

În compozițiile de beton elaborate în cadrul cercetărilor experimentale au fost utilizate

agregate minerale naturale, extrase din albia râurilor. Au fost utilizate două sorturi de agregate

minerale, și anume agregate fine (nisip), cu diametrul de maxim 4 mm, și agregate grosiere (pietriș),

cu diametrul între 4 și 8 mm, compozițiile de beton rezultate fiind astfel din categoria microbeton.

A fost adoptată această mărime maximă a agregatelor datorită aplicabilității urmărită a acestor

betoane vegetale, și anume realizarea de închideri pentru clădiri și de șape de nivel, obiective ce nu

permiteau sau nu era recomandată utilizarea unor agregate cu diametrul mai mare.

1.1.4 Agregate vegetale

1.1.4.1 Compoziția chimică organică a știuleților de porumb și tulpinilor de floarea soarelui

Compoziția chimică organică a știuleților de porumb și tulpinilor de floarea soarelui

determinată conform metodelor prezentate anterior este prezentată în tabelul 6.

Tabel 6 Compoziția chimică organică a știuleților de porumb și a tulpinilor de floarea soarelui

utilizate în acest studiu

PROBA SU U 100

%

SU

Cenușă B SO Protein

ă B

Grăsime

B Celuloză B SEN

SU 100%

SU

SU 100%

SU

S

U

100%

SU

SU 100%

SU

SU 100%

SU

SU 100%

SU

Știuleți de

porumb

91.8

3

8.

17

100 1.

79

1.95 90.0

4

98.0

5

1

.

9

2.07 0.

59

0.65 33.2

1

36.1

6

54.3

4

59.1

7

Tulpini de

floarea soarelui

91.5

7

8.

43

100 8.

79

9.60 82.7

8

90.4

0

4 4.37 0.

54

0.6 48 52.4

1

30.2

4

33.0

2

SU – substanța uscată Proteină B – proteină brută

U – umiditate Grăsime B – grăsime brută

Cenușă B – cenușă brută Celuloză B – celuloză brută

SO – substanță organică SEN – substanță extractivă neazotată

Substanța uscată (SU) este formată din cenușă brută și substanță organică. Substanța

organică, la rândul ei este formată din proteină brută, grăsime brută, celuloză brută și substanță

extractivă neazotată (SEN) sau lignină.

Componentele principale ale unei celule vegetale sunt celuloza și lignina. Conform

rezultatelor analizei de determinare a componentelor organice ale știuleților de porumb și tulpinilor

de floarea soarelui, se observă că știuleții de porumb conțin o cantitate majoritară de lignină, de

aproximatov 60% din totalul substanței organice, reprezentând un procent aproape dublu decât cel

regăsit în tulpinile de floarea soarelui. În ceea ce privește cantitatea de celuloză, tulpinile de floarea

soarelui sunt cele care au procentul cel mai mare, de 52,41% din totalul substanței organice,

comparativ cu 36,16% regăsit la știuleții de porumb.


21

1.1.4.2 Procesul de realizare a agregatelor din știuleți de porumb

Procedura prin care au fost obținute agregatele din știuleți de porumb a fost următoarea:

1. De la plantele de porumb (fig.12 ) au fost recoltați doar știuleții de porumb, fără pănuși

și grăunțe (fig. 13 și 14 )

Fig. 12 Știulete de porumb pe plantă, cu tot cu grăunțe și pănuși, înainte de recoltare

2. Știuleții de porumb au fost mărunțiți cu ajutorul unei mori destinată mărunțirii furajelor

pentru animale, în granule cu diametrul mai mic de 5-6 mm (fig. 15).

3. După mărunțire, granulele de porumb au fost tratate cu soluție de silicat de sodiu (fig.

16).

4. După imersia în soluția de SS, agregatele au fost lăsate la uscat pe o suprafață încălzită

la circa 50-550C, într-o cameră cu temperatura ambientală de circa 25-270C, ventilată natural

(fig. 17) sau în mediul ambiant la o temperatură de circa 25-270C (fig. 18).

Fig. 13 Știuleți de porumb după recoltare, fără

grăunțe și pănuși, ce au fost utilizați în cadrul

cercetărilor

Fig. 14 Aspectul știuleților de porumb întregi

și în secțiune longitudinală și transversală

Fig. 15 Aspectul granulelor de porumb după

mărunțirea știuleților

Fig. 16 Aspectul granulelor din știuleți de

porumb după tratarea cu soluție de silicat de

sodiu, în stare umedă


22

5. După uscarea până la masă constantă, granulele de știuleți de porumb au ajuns în forma de a

fi utilizate ca agregate vegetale în compoziția betonului (fig. 19).

Fig. 19 Aspectul știuleților de porumb după tratarea cu soluție de silicat de sodiu, în stare uscată

1.1.4.3 Procesul de realizare a agregatelor din tulpini de floarea soarelui

Procedura prin care au fost obținute agregatele din tulpini de floarea soarelui a fost

următoarea:

1. De la plantele de floarea soarelui au fost recoltată doar tulpina, fără frunze și pălărie (fig.

20 și 21)

2. După recoltare, tulpinile de floarea soarelui au fost lăsate la uscat în stive în mediul ambiant

(fig. 22 )

Fig. 17 Uscarea agregatelor vegetale din

știuleți de porumb pe placă încălzită la

circa 50-55oC și temperatura mediului

ambiant de circa 25-270C, după tratarea cu

soluție de silicat de sodiu


știuleți de porumb în mediul ambiant la circa

25-270C, după tratarea cu soluție de silicat de

sodiu

Fig. 20 Recoltarea tulpinilor de floarea

soarelui utilizate în cadrul cercetărilor

Fig. 21 Tulpini de floarea soarelui

recoltate


23

Fig. 22 Uscarea tulpinilor de floarea soarelui

3. Tulpinile de floarea soarelui au fost mărunțite cu ajutorul unei mori destinată mărunțirii

furajelor pentru animale, în granule cu diametrul mai mic de 5-6 mm și fibre cu lungimi mai

mici de 25 mm (fig. 23).

4. După mărunțire, granulele și fibrele din tulpini de floarea soarelui au fost tratate cu soluție

de silicat de sodiu (fig. 24).

5. După imersia în soluția de SS, granulele și fibrele de floarea soarelui au fost lăsate la uscat pe

o suprafață încălzită la circa 50-550C, într-o cameră cu temperatura ambientală de circa 25-


tulpini de floarea soarelui pe placă încălzită la

circa 50-55oC și temperatura mediului

ambiant de circa 25-270C, după tratarea cu

soluție de silicat de sodiu

Fig. 26 Uscarea agregatelor vegetale din tulpini de

floarea soarelui în mediul ambiant la circa 25-

270C, după tratarea cu soluție de silicat de sodiu

Fig. 23 Aspectul tulpinilor de floarea soarelui

după mărunțire

Fig. 24 Aspectul tulpinilor de floarea soarelui

mărunțite și tratate cu soluție de silicat de sodiu,

în stare umedă


24

270C, ventilată natural (fig. 25) sau în mediul ambiant la o temperatură de circa 25-270C (fig.

26).

6. După uscarea până la masă constantă, granulele și fibrele din tulpini de floarea soarelui au

ajuns în forma de a fi utilizate ca agregate vegetale în compoziția betonului (fig. 27 ).

Fig. 27 Aspectul tulpinilor de floarea soarelui după tratarea cu soluție de silicat de sodiu, în stare

uscată

1.1.5 Apa

În toate compozițiile de beton realizate a fost aplicat un raport apă/ciment de 0,43, în ceea

ce privește apa de amestec. Însă, întrucât a fost stabilit ca obiectiv general ca betoanele să aibă

aproximativ același nivel de lucrabilitate care să permită manipularea ușoară a acestuia în timpul

realizării turnării, cantitatea totală de apă utilizată într-o compoziție de beton a variat în funcție de

capcitatea de absorbție a agregatelor vegetale sau de efectul înlocuirii cimentului cu cenușă

zburătoare sau silice ultrafină sau de utulizarea aditivilor silicat de sodiu sau antrenor de aer.

1.1.6 Aditivi

1.1.6.1 Aditiv de reducere a raportului apă/ciment din compoziția betonului

În cadrul cercetărilor s-a utilizat aditivul superplastifiant, Sika Plast 140, produs de SIKA.

Conform fișei tehnice furnizată de producător, Sika Plast 140 este un aditiv cu proprietăți

superplastifiante, fiind adăugat betoanelor pentru o mai bună menținere a lucrabilității lor, prin

dispersia și hidratarea mai bună a cimentului, scăderea necesarului de apă și menținerea constantă

a raportului apă/ciment, scăderea forțelor de frecare între ciment și agregate, cu rezultarea unui

beton mai omogen, cu un timp de lucrabilitate mai crescut chiar și în cazul temperaturilor ridicate,

cu o reducere a contracțiilr și curgerii lente și o creștere a rezistențelor la carbonatare.

1.1.6.2 Aditiv de accelerare a întăririi betonului

În cadrul cercetărilor s-a utilizat aditivul accelerator de întărire, Sika BE 5, produs de

SIKA.

Conform fișei tehnice furnizară de producător, Sika BE 5 este un aditiv accelerator de

întărire recomandat pentru realizarea betoanelor turnate pe timp friguros, betoane pentru reprofilări,

șape, elemente din beton, nu însă și pentru obținerea betoanelor precomprimate. Acțiunea benefică


25

a acestui aditiv se justifică prin accelerarea procesului de hidratare a cimentului și a celui de întărire

a betonului, cu obținerea unor rezistențe inițiale mari.

1.1.6.3 Aditiv antrenor de aer

În cadrul cercetărilor s-a utilizat aditivul antrenor de aer Sika LPS A-94 produs de SIKA.

Pentru realizarea diverselor experimente aferente prezentei lucrări, drept antrenor de aer a

fost folosit aditivul Sika LPS A-94. Beneficiile aduse de încorporarea acestui aditiv sunt legate de

formarea unor pori fini de aer în structura betonului obținut, cu distribuirea lor uniformă, fapt ce

permite dilatarea apei infiltrată în masa betonului la îngheț, fără a fi distrusă structura betonului.

Betoanele realizate prin încorporarea acestui aditiv se caracterizează printr-o îmbunătățire a

lucrabilității ca o consecință a efectului de rulment.

1.1.7 Alte materiale

În cadrul cercetărilor aferente acestei teze de doctorat, a fost utilizat și silicat de sodiu sub

formă de soluție pentru tratarea agregatelor vegetale și ca aditiv în compoziția betonului.

Silicatul de sodiu este denumirea comună a metasilicatului de sodiu, Na2SiO3, fiind cunoscut

și ca apă de sticlă sau sticlă lichidă. Acesta este un compus chimic disponibil atât în formă solidă,

cât și în formă lichidă, ce este utilizat în beton, materiale refractare, textile, prelșucrarea lemnului,

automobile sau protecția pasivă a lemnului împotriva focului. Apa de sticlă este utilizată, de

asemenea, pentru protejarea lemnului și produselor din lemn prin îmbunătățirea rezistenței la

acțiunea termitelor, insectelor, putrezirii și degradării.

Ca aditiv în amestecul proaspăt de beton, silicatul de sodiu are rolul de accelerator de

priză pentru cimentul Portland (Sellami și col., 2013). În acest scop a fost utilizată soluția de

silicat de sodiu în concentrație de 100% într-un raport de 5% din volumul cimentului.

1.2 Metode

1.2.1 Metoda de realizare a studiului din cadrul tezei de doctorat

Această cercetare a urmărit analiza efectului substituției agregatelor minerale din compoziția

betonului cu agregate vegetale, efectuându-se determinări ale densității, ale rezistenței la

compresiune și întindere, modulului de elasticitate, al durabilității la îngheț-dezgheț și al

conductivității termice.

Într-o primă etapă, au fost analizate o serie de rețete de microbeton realizate cu agregate din

știuleți de porumb (fără boabe), respectiv tulpină din floarea soarelui în mai multe procente: 20%,

35%, 50%, 65%, 80%, 100% din totalul volumului agregatelor din compoziție.


26

În următoarea etapă, s-a încercat îmbunătățirea acestor rețete, cu obiectivul obținerii unui

material cu o conductivitate termice cât mai scăzută și cu un nivel adecvat al rezistențelor mecanice.

Pentru îmbunătățirea caracteristicilor menționate, s-a apelat la:

A. modificarea matricei de ciment prin utilizarea cenușii zburătoare ca înlocuitor al cimentului în

proporție de până la 30% din volumul acestuia din rețeta de beton etalon;

B. accelerarea reacției de hidratare a cimentului prin utilizarea soluției de silicat de sodiu de

concentrație 100% ca aditiv suplimentar, în proporție de 5% din volumul de liant, pe lângă

utilizarea unui aditiv de accelerare comercial pe bază de rhodanid

C. modificarea matricei de ciment prin utilizarea silicei ultrafine ca înlocuitor al cimentului în

proporție de 10% din volumul acestuia, concomitent cu accelerarea reacției de hidratare a

cimentului prin utilizarea soluției de silicat de sodiu de concentrație 100% ca aditiv

suplimentar, în proporție de 5% din volumul de liant, pe lângă utilizarea unui aditiv de

accelerare comercial pe bază de rhodanid, și formarea de goluri de aer în structura betonului

prin utilizarea unui aditiv antrenor de aer în proporție de 0,4% și 0,8% din volumul total de

liant.

Prin utilizarea substituției unei părți din ciment cu cenușă zburătoare sau silice ultrafină s-a

urmărit îmbunătățirea durabilității materiei vegetale în structura betonului și obținerea unei legături

de interfață agregate vegetale – matrice îmbunătățite.

Prin utilizarea aditivului accelerator de întărire și a soluției de silicat de sodiu de concentrație

100% s-a urmărit obținerea unei îmbunătățiri a reacției de hidratare a cimentului. Această măsură a

fost justificată de faptul că apa adăugată în timpul procesului de realizare a betonului cu agregate

vegetale este absorbită relativ repede de partea vegetală din beton, punând astfel sub semnul

întrebării procentul de realizare a reacției de hidratare a cimentului.

Scopul final al acestei cercetări a fost de a obține un material ecologic, cu caracteristici

adecvate pentru a fi folosit pentru realizarea închiderilor în cazul diverselor clădiri cu un regim

mediu de înălțime (rezidențiale sau cu destinație industrială) și competitiv cu alte produse deja

existente pe piață.

1.2.2 Metoda de determinare a variantei optime de tratare a agregatelor vegetale

1.2.2.1 Beton cu agregate din știuleți de porumb

Această parte a studiului a implicat dezvoltarea unor rețete de microbeton cu agregate

vegetale din știuleți de porumb. Ca punct de plecare a fost utilizată o rețetă de microbeton

convențional clasa C30/37, cu dimensiunea maximă a agregatelor de 8 mm, realizată conform

standardului NE 012-1/2007. A fost utilizat ca beton de referință un beton din clasa C30/37 deoarece

era previzibil că rezistența betonului va scădea prin înlocuirea agregatelor minerale cu cele vegetale


27

(deoarece betoanele lignocelulozice au, în general, o rezistență redusă comparativ cu betonul

convențional). Folosind o clasă superioară de beton ca punct de plecare, s-a urmărit obținerea unei

rezistențe acceptabile a betonului vegetal.

Microbetonul etalon (BE) a fost realizat utilizând următoarele materiale:

• Agregate: nisip natural cu diametrul de până la 4 mm și pietriș de râu, sort cu diametrul 4-8

mm;

• Ciment de tip CEM II/A-LL 42.5R MPa, produs în Romania;

• Aditiv superplastifiant pe bază de policarboxilateter, Sika Plast 140;

• Aditiv accelerator pe bază de rhodanid, Sika BE 5.

În cea de-a doua etapă, a fost realizat un beton cu agregate vegetale, pornind de la rețeta de

beton etalon în care agregatele minerale au fost înlocuite cu agregate din știuleți de porumb,

mărunțite cu ajutorul unei mori destinată mărunțirii furajelor pentru animale, în granule cu

diametrul mai mic de 5-6 mm. După mărunțire, agregatele de plante au fost tratate cu soluție de

silicat de sodiu 25%, rezultând o reducere a absorbției apei de la 294% (măsurată pentru agregatele

netratate) până la aproximativ 181%. După imersia în soluția de SS, agregatele au fost lăsate la

uscate pe o suprafață încălzită la circa 50-550C, într-o cameră cu temperatura ambientală de circa

23-250C. După uscare până la masă constantă, cu aceste agregate a fost realizat BST 25-50 (beton

cu agregate din știuleți de porumb tratate cu soluție de silicat de sodiu 25%) (fig. 28). Pentru a

obține o reducere mai mare a capacității de absorbție a porumbului, a fost utilizată o soluție mai

concentrată de silicat de sodiu, de 40% pentru tratarea agregatelor vegetale, obținând o capacitate

de absorbție a apei de 127%.

Tabel 7 Densitatea în grămadă și capacitatea de absorbție a granulelor din știuleți de porumb

Tip tratament aplicat

Densitatea în grămadă granule

din știuleți de porumb

[kg/m3]

Capacitatea de absorbție

granule din știuleți de porumb

[%]

Fără tratament 281,00 294

Soluție silicat de sodiu cu

conc. 40% 242,20 181

Soluție silicat de sodiu cu

conc. 40% 398,40 127


28

Uscarea agregatelor a fost realizată în aceleași condiții precum în cazul anterior. Cu acest al

doilea tip de agregate tratate, a fost realizat BST 40-50 (beton cu agregate din știuleți de porumb

tratate cu soluție de silicat de sodiu 40%). S-a realizat și un beton cu agregate din știuleți de porumb

netratate, BSN50 (beton cu știuleți de porumb netratați). Toate variantele de beton cu agregate de

porumb au presupus înlocuirea agregatelor minerale într-o proporție de 50% în volum cu agregate

vegetale.

Fig. 28 Realizarea betonului cu agregate din știuleți de porumb

Raportul apă / ciment pentru betonul standard a fost stabilit la 0,50, dar utilizând un aditiv

super plastifiant a fost redus la 0,43. În rețetele concrete cu agregate vegetale, a fost adăugată o

cantitate suplimentară de apă, pe lângă cea calculată pentru a obține un raport apă / ciment de 0,43,

cantitatea acesteia variind în funcție de capacitatea specifică de absorbție a știuleților de porumb.

Epruvetele de testare au fost matrițe cu cuburi cu laturi de 150 mm pentru testarea rezistenței la

compresiune, matrițe de prisme cu dimensiunile 100x100x500 mm pentru testarea rezistenței la

întindere prin încovoiere și despicare, câte trei epruvete pentru fiecare test (fig. 29). Testele au fost

efectuate la vârsta de 28 de zile, în conformitate cu standardele în vigoare (SR EN 12350-6:2010,

SR EN 12390-7/AC:2006, SR EN 12390-3:2009/AC:2011, SR EN 12390-5:2009 SR EN 12390-

6:2010). Evoluția densității betonului cu agregate vegetale tratate cu SS 40% a arătat o tendință de

creștere. Densitatea betonului cu știuleți de porumb a crescut pe măsură ce agregatele din plante au

fost tratate cu soluție de silicat de sodiu mai concentrată: BST 25-50 a înregistrat o creștere a

densității cu aproximativ 10% și BST 40-50 cu aproximativ 20% peste varianta BSN 50 (figura 31).

Conform normativului C155: 2013, betoanele obținute sunt betoane ușoare cu o densitate mai mică

de 1800 kg/m3: BSN 50 este un beton care se încadrează în clasa de densitate D1,6, iar BST 25-50

și BST 40-50 în clasa D1,8.

În ceea ce privește rezistența la compresiune, înlocuirea agregatelor minerale în proporție

de 50% cu agregate din știuleți de porumb a dus la o scădere semnificativă comparativ cu betonul

standard. Pe de altă parte, tratarea agregatelor vegetale cu SS 40% a dus la o îmbunătățire

semnificativă a rezistenței la compresiune a betonului comparativ cu betonul cu agregate vegetale

netratate (figura 32). Betonul cu agregate din știuleți de porumb netratate a înregistrat o rezistență


29

la compresiune foarte scăzută, de numai 0,27 N/mm2 față de rezistența betonului de referință (BE)

de 42,18 N/mm2. Această valoare deosebit de scăzută se datorează prezenței unei cantități

semnificative de apă, umiditatea excesivă a epruvetelor fiind evidentă. Tratarea agregatelor din

știuleți de porumb cu SS 40% a determinat o creștere de 30 ori a rezistenței la compresiune a

betonului corespunzător comparativ cu varianta cu agregate vegetale netratate și de aproximativ 5

ori comparativ cu prima variantă de tratament, rezultând o valoare de 10,21 N/mm2. Această

îmbunătățire semnificativă se datorează scăderii dramatice a capacității de absorbție a agregatelor

din știuleți de porumb (de la 294% în varianta netratată, la 127% în varianta tratată cu cea mai

concentrată soluție).

Fig. 29 Epruvete din beton cu agregate

din știuleți de porumb

Fig.31 Densitatea betonului cu știuleți de porumb la 28

de zile [kg/m3]

Analizând rezistența la compresiune în comparație cu capacitatea de absorbție a apei din

agregatele vegetale implicate, se poate trage concluzia că reducerea capacității lor de absorbție a

apei a determinat creșterea rezistenței la compresiune (figura 33).

Fig.32 Rezistența la compresiune a betonului Fig. 33 Evoluția rezistenței la compresiune a

betonului cu știuleți de porumb [N/mm2] betonului cu știuleți de porumb [N/mm2]

comparativ cu capacitatea agregatelor vegetale

de absorbție a apei [%]

BE BSN 50 BST 25-50BST 40-50

42,18

0,27 2,0910,21

0,272,09

10,21

294%

181% 127%

B S N 5 0 B S T 2 5 - 5 0 B S T 4 0 - 5 0Rezistența la compresiune a betonului


30

Tratarea știuleților de porumb cu soluția de silicat de sodiu mai slabă a evitat apariția fisurii

din cazul betonului cu agregate vegetale netratate, dar a înregistrat o rezistență la întindere prin

încovoiere foarte mică (0,68 N/mm2) comparativ cu cea determinată pentru BE (3,44 N/mm2).

Creșterea concentrației soluției de SS cu care au fost tratate agregatele din știuleți de porumb a avut

ca rezultat o creștere semnificativă a rezistenței la întindere prin încovoiere cu 188,2% (1,96

N/mm2) (Figura 35a).

(a) (b)

Fig.35 Rezistența la întindere prin încovoiere (a) și rezistența la întindere prin despicare (b) a

betonului cu agregate din știuleți de porumb [N/mm2]

Betonul cu știuleți de porumb netrați a înregistrat o rezistență foarte mică la întindere prin

despicare, aproape imposibil de testat (0,03 N/mm2) (fig 35b). Explicația este aceeași ca și în cazul

rezistenței la compresiune: epruvetele au prezentat o umiditate excesivă, apa absorbită de partea

vegetală a betonului fiind mai ridicată pentru această rețetă de beton decât pentru celelalte rețete de

beton cu agregate din știuleți de porumb. Astfel, cantitatea de apă absorbită a condus la cea mai

mare scădere a densității betonului, determinând o evaporare substanțială a apei din structura

acestuia, lăsând în urmă un volum crescut de aer și conexiuni foarte slabe de interfață între agregate

și pasta de ciment.

Tratarea știuleților de porumb cu soluție de silicat de sodiu în cele două variante de

concentrație a determinat creșterea rezistenței la întindere prin despicare a betonului cu agregate

vegetale tratate, în comparație cu betonul cu agregate vegetale netratate, dar cu aproximativ 30%

mai mică decât valoarea obținută de betonul etalon (0,64 N/mm2 pentru BST 25-50 și 0,90 N/mm2

pentru BST 40-50).

***

Rezultatele au arătat diferențe foarte mari între betonul de referință și betonul cu agregate

din știuleți de porumb netratate, dar proprietățile mecanice s-au îmbunătățit semnificativ pe măsură

ce granulele din știuleți de porumb au fost tratate cu soluție de silicat de sodiu de concentrație 25%

și apoi 40%. Ca o concluzie, prin înlocuirea agregatelor minerale cu granule de știuleți de porumb

s-a obținut un beton ușor, cu densitatea mai mică de 1800 kg/m3, adecvat pentru a fi utilizat în

aplicații nestructurale.

BE BSN 50 BST 25-

50

BST 40-

50

3,07

0,030,64 0,90

BE BSN 50 BST 25-

50

BST 40-

50

3,44

0,000,68

1,96


31

1.2.2.2 Beton cu agregate din tulpini de floarea soarelui

Prezentul studiu a implicat dezvoltarea unor rețete de microbeton cu agregate vegetale din

tulpina de floarea-soarelui. Ca punct de plecare a fost utilizată aceeași rețetă de microbeton

convențional clasa C30/37, cu dimensiunea maximă a agregatelor de 8 mm, precum în cazul

microbetonului cu agregate vegetale din știuleți de porumb.

În cea de-a doua etapă, a fost realizat un beton cu agregate vegetale, pornind de la rețeta de

beton etalon în care agregatele minerale au fost înlocuite cu agregate din tulpini de floarea soarelui,

mărunțite cu ajutorul unei mori destinate mărunțirii furajelor, rezultând granule cu diametrul mai

mic de 5-6 mm și fibre cu lungime mai mică de 25 mm. După mărunțire, agregatele de plante au

fost tratate cu soluție de silicat de sodiu 25%, rezultând o reducere a absorbției apei de la 402%

(măsurată pentru agregatele netratate) până la aproximativ 200% (o reducere de 50%). După imersia

în soluția de SS, agregatele au fost lăsate la uscat pe o suprafață încălzită la circa 50-550C, într-o

cameră cu temperatura ambientală de circa 23-250C. După uscarea până la masă constantă, cu aceste

agregate a fost realizat BSFT 25-50 (beton cu 50% agregate din tulpini de floarea soarelui tratate

cu soluție de silicat de sodiu 25%). Pentru a obține o reducere mai mare a capacității de absorbție a

porumbului, a fost utilizată o soluție mai concentrată de silicat de sodiu, de 40%, pentru tratarea

agregatelor vegetale, obținând o capacitate de absorbție a apei de 100% (o reducere de 75%),

uscarea realizându-se în aceleași condiții precum în primul caz.

Tabel 8 Densitatea în grămadă și capacitatea de absorbție a granulelor din tulpini de floarea

soarelui

Tip tratament aplicat

Densitatea în grămadă granule din

tulpini de floarea soarelui

[kg/m3]

Capacitatea de absorbție granule din

tulpini de floarea soarelui

[%]

Fără tratament 207,00 402

Soluție silicat de sodiu cu conc.

40% 173,00 192

Soluție silicat de sodiu cu conc.

40% 328,10 100

Cu acest al doilea tip de agregate tratate, a fost realizat BFST 40-50 (beton cu 50% agregate

din știuleți de porumb tratate cu soluție de silicat de sodiu 40%). S-a realizat și un beton cu agregate

din tulpini de floarea soarelui netratate, BFSN 50 (beton cu tulpini de floarea soarelui netratate).

Toate variantele de beton cu agregate de porumb au presupus înlocuirea agregatelor minerale într-

o proporție de 50% în volum cu agregate vegetale (fig 36).

Epruvetele de testare au fost matrițe cu cuburi cu laturi de 150 mm pentru testarea rezistenței

la compresiune, matrițe de prisme cu dimensiunile 100x100x500 mm pentru testarea rezistenței la

întindere prin încovoiere și despicare, câte trei epruvete pentru fiecare test (fig. 37). Testele au fost

efectuate la vârsta de 28 de zile, în conformitate cu standardele în vigoare (SR EN 12350-6:2010,


32

SR EN 12390-7/AC:2006, SR EN 12390-3:2009/AC:2011, SR EN 12390-5:2009 SR EN 12390-

6:2010).

Raportul apă / ciment pentru betonul standard a fost stabilit la 0,50, dar utilizând un aditiv

super plastifiant a fost redus la 0,43. În rețetele concrete cu agregate vegetale, a fost adăugată o

cantitate suplimentară de apă, pe lângă cea calculată pentru a obține un raport apă / ciment de 0,43,

cantitatea acesteia variind în funcție de capacitatea specifică de absorbție a știuleților de porumb.

Fig. 36 Realizarea betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui

Fig. 37 Epruvete din beton cu agregate din tulpini de floarea soarelui

Densitățile compozițiilor de beton studiate în această etapă, determinate la vârsta de 28 zile,

sunt prezentate în fig. 39.

Fig. 39 Densitatea betonului la vârsta de 28 zile [kg/m3]

Ca rezultat al tratamentului agregatelor de floarea soarelui cu soluție de SS, BFST 25-50 a

înregistrat o creștere a densității de aproximativ 10%, iar BFST 40-50 una de aproximativ 20%,

comparativ cu BFSN 50 (fig 39). Aceste creșteri pot fi explicate prin faptul că soluția de SS utilizată

în cazul agregatelor din compoziția BFST 40-50 are o densitate mai mare decât cea din cazul BFST

25-50. După cum se observă în fig. 39, toate compozițiile de beton cu agregate vegetale fac parte


33

din categoria betoanelor ușoare, cu densitatea mai mică de 2000 kg/m3 (conform standardului

C155:2013). Din acest punct de vedere, cel mai ușor beton este cel realizat cu agregate de floarea

soarelui netratate.

În ceea ce privește rezistența la compresiune, rezultate obținute la acest test sunt prezentate în fig.

40.

Fig. 40 Rezistența la compresiune a betoanelor cu agregate de floarea soarelui [N/mm2]

În ceea ce privește rezistența la compresiune, înlocuirea a 50% din agregatele minerale cu

agregate vegetale din tulpini de floarea soarelui a condus la o scădere semnificativă a acestui

parametru comparativ cu beton de referință. Pe de altă parte insă, tratarea agregatelor din floarea

soarelui cu soluție de SS 40% a determinat o îmbunătățire importantă a rezistenței la compresiune

a betonului realizat cu această variantă de agregate vegetale, comparativ cu betonul cu agregate

vegetale de floarea soarelui netratate

Tratarea agregatelor de floarea soarelui cu soluția mai concentrată de SS a condus la

creșterea rezistenței la compresiune cu 146,5% comparativ cu rezistența la compresiune a betonului

cu agregate de floarea soarelui netratate.

În fig. 41 sunt prezentate rezistențele la întindere prin încovoiere (a) și prin despicare (b)

ale betoanerlor analizate în această etapă.

(a) (b)

Fig. 41 (a) Rezistența la întindere prin încovoiere a betoanelor cu agregate de floarea soarelui

[N/mm2];

(b) Rezistența la întindere prin despicare a betoanelor cu agregate de floarea soarelui [N/mm2]


34

Tratarea agregatelor de floarea soarelui cu soluția de SS mai concentrată a determinat

creșterea rezistenței la încovoiere a betonului aferent cu până la 2.43 N/mm2, această creștere fiind

atribuită rigidizării fibrelor lemnoase din componența agregatelor de floarea soarelui cu dezvoltarea

unui caracter de rezistență sporită la încovoiere a acestora comparativ cu prima variantă de tratament

(densitatea mai mare a soluției de SS 40% comparativ cu cea a SS 25% a determinat o creștere a

masei agregatelor vegetale, această masă suplimentară opunând o rezistență mai mare forțelor de

încovoiere).

În ceea ce privește rezistența la întindere prin despicare, betoanele cu agregate de floarea

soarelui netratate au înregistrat o valoare de 0.71 N/mm2. Aplicarea primului tratament asupra

agregatelor de floarea soarelui a condus doar la o ușoară creștere a rezistenței betonului aferent, în

timp ce cel de-ai doilea tratament a determinat o valoare cu aproximativ 79% mai mare decânt în

cazul betonului cu agregate netratate.

***

Rezultatele experimentale au condus la concluzia că înlocuirea agregatelor minerale în

proporție de 50% cu agregate din tulpini de floarea soarelui a determinat scăderea proprietăților

mecanice ale betonului vegetal comparativ cu betonul etalon. Pe de altă parte insă, tratamentul

agregatelor de floarea soarelui cu soluția de SS 40% a determinat o creștere semnificativă a

rezistențelor la compresiune și întindere a betoanelor realizate cu acest tip de agregate vegetale,

comparativ cu valorile obținute de betoanele cu agregate de floarea soarelui netratate.

Deși proprietățile mecanice ale betonului cu agregate de floarea soarelui au fost sub nivelul

celor ale betonului de referință, reducerea capacității de absorbție a agregatelor de floarea soarelui

în paralel cu creșterea rezistenței betonului realizat cu acestea, și obținerea unui beton din categoria

beton ușor conduce la concluzia că tulpinile de floarea soarelui pot fi utilizate ca înlocuitor parțial

al agregatelor minerale din compoziția betonului.

1.2.3 Determinarea densității betonului în stare proaspătă și întărită

Determinarea densității aparente constă în stabilirea masei unui probe de beton proaspăt și

raportarea acesteia la volumul probei în stare compactă, în conformitate cu SR EN 12350-6: 2010.

1.2.4 Determinarea rezistențelor mecanice ale betonului

După prepararea, turnarea și păstrarea compozițiilor din beton timp de 28 de zile, au fost

determinate rezistența la compresiune și rezistența la întindere, rezistența la compresiune fiind

considerată principalul criteriu de calitate pentru beton.


35

1.2.4.1 Rezistența la compresiune

Epruvetele din beton au fost testate la compresiune mono-axială, cu o presă hidraulică de

beton care transportă o sarcină uniform distribuită pe suprafața specimenului, conform SR EN

12390-3: 2009 / AC: 2011. Epruvetele au fost încărcate perpendicular pe direcția turnării betonului

(fig. 49 ).

Fig. 49 Testarea betonului la compresiune

1.2.4.2 Rezistența la întindere

A. Rezistența la întindere prin încovoiere

Determinarea rezistenţei la întindere prin încovoiere realizează pe prisme simplu rezemate

supuse la încovoiere prin aplicarea unei forţe concentrate la mijlocul deschiderii, conform

standardului SR EN 12390-5:2009. Ruperea se produce în secţiunea de moment încovoietor maxim,

printr-o fisură care apare în zona întinsă, sub forţa concentrată, despicând în două epruveta (fig. 50).

(a) (c)

Fig. 50 Testarea betonului la întindere prin încovoiere:

(a) presa hidraulică utilizată pentru realizarea testului; (b) poziționarea epruvetei de beton; (c)

fisura de despicare după efectuarea testului

B. Rezistența la întindere prin despicare

Determinarea rezistenței la întindere prin despicare a fost realizată pe cilindri cu diametrul

de 100 mm și o lungime de 200 mm. Acest test a constat în comprimarea unei epruvete după două

generatoare diametral opuse (fig. 51).

(b

)


36

(a) (b)

(c) (d)

Fig. 51 Testarea betonului la întindere prin despicare

(a) poziționarea epruvetei, vedere longitudinală; (b) poziționarea epruvetei, vedere transversală;

(c) fisura de despicare, după realizarea testului; (d) aspectul secțiunilor de despicare

Testele au fost efectuate conform standardului SR EN 12390-6:2010. Pentru realizarea

testărilor a fost utilizată o presă hidraulică, înregistrând valoarea forței de rupere. Forța de rupere a

fost aplicată perpendicular pe direcția de turnare a betonului, în mod continuu și uniform, până la

rupere. A fost calculată media rezultatelor a trei testări și apoi interpretată.

(a) (b)

Fig. 52 Aspectul secțiunii betonului vegetal:

(a) cu agregate din știuleți de porumb; (b) cu agregate din tulpini de floarea soarelui

1.2.5 Determinarea modulului de elasticitate static al betonului

Pentru determinarea modulului de elasticitate la compresiune a betoanelor dezvoltate în

această cercetare a fost aplicată metoda 2 din standardul SR EN 13412:2007, privind determinarea

modulului de elasticitate la compresiune. Metoda 2 se aplică în cazul produselor pe bază de lianți

de ciment. Echipamentul utilizat pentru realizarea acestor determinări a fost o presă hidraulică de

100 tf și un dispozitiv specific de măsurare a deplasărilor conform figurii 53.


37

Fig. 53 Echipamentul utilizat pentru măsurarea deplasărilor în cadrul determinării modulului de

elasticitate a betonului

1.2.6 Determinarea durabilității betonului supus la cicluri repetate de îngheț-dezgheț

Determinarea rezistenței la îngheț-dezgheț a fost realizată conform SR EN 3518:2009,

privind determinarea rezistenței la îngheț-dezgheț prin măsurarea variației rezistenței la

compresiune și/sau modulului de elasticitate dinamic relativ. Betoanele dezvoltate în cadrul acestei

cercetări au fost supuse la 50 de cicluri de îngheț-dezgheț.

Modul de lucru a presupus ca toate epruvetele de beton să fie introduse în baie de apă la

temperatura (20±5) 0C, cu patru zile înainte de începerea testării efective. Nivelul apei este inițial

până la ¼ din înălțimea epruvetei (fig. 55 ), după 24 de ore acesta crescându-se până la ½ din

înălțimea epruvetelor, apoi până la ¾, urmând ca la 3 zile de la introducerea în apă epruvetele să fie

cu minimum 20 mm în totalitate sub nivelul apei (fig. 56). Pentru obținerea unei saturări complete,

acestea se mențin imersate complet în apă timp de 24 de ore.

Fig. 57 Camera frigorifică utilizată pentru înghețarea epruvetelor de beton

Epruvetele martor rămân tot timpul în baia de apă pe parcursul realizării testului de îngheț-

dezgheț, iar cele ce trebuie testate efectiv la îngheț-dezgheț se introduc într-o cameră frigorifică ce


38

menține temperatura la (-17±2) 0C (fig. 57 ), pentru minimum 30 de minute la finalul etapei de

îngheț.

După 4 ore, acestea se scot din camera frigorifică și se introduc în baia de apă aflată la

temperatura de (20±5)0C (fig. 58).

Fig. 58 Scoaterea epruvetelor de beton din camera frigorifică și menținerea lor în baia de apă

După 4 ore, epruvetele se scot din baia de apă și se reintroduc în camera frigorifică (fig. 59).

Fig. 59 Scoaterea epruvetelor de beton din baia de apă și reintroducerea lor în camera frigorifică

După încheierea a 50 de cicluri de 4 ore îngheț – 4 ore dezgheț, epruvetele se testează la

compresiune (fig. 61 și 62).

Fig. 61 Epruvetă din beton vegetal supusă ciclurilor de îngheț-dezgheț, înainte și după testarea

rezistenței la compresiune

Fig. 55 Aspectul epruvetelor din beton vegetal,

la 24 de ore de la introducerea în apă până la

nivelul de ¼ din înălțimea lor

Fig. 56 Aspectul epruvetelor din beton vegetal,

imersate total în apă, înainte de începerea testării

propriu-zise a durabilității la îngheț-dezgheț


39

Fig 62 Epruvetă martor din beton vegetal, înainte și după testarea rezistenței la compresiune

Pierderea de rezistență la compresiune (η) se determină prin următoarea formulă:

𝜂 =𝑅𝑚 − 𝑅𝑡𝑅𝑚

∙ 100

unde,

Rm – rezistența medie la compresiune a epruvetelor martor [N/mm2];

Rt – rezistența medie la compresiune a epruvetelor testate la îngheț-dezgheț [N/mm2].

1.2.7 Determinarea conductivității termice a betonului

Metoda după care a fost determinată conductivitatea termică a fost cea prevăzută în SR EN

12667:2009 privind Performanța termică a materialelor și produselor de construcție.

Determinarea rezistenței termice prin metoda plăcii calde gardate și prin metoda cu

termofluxmetru. Produse cu rezistență termică mare și medie, și anume metoda cu termofluxmetru.

Pentru realizarea efectivă a acestui test, în cadrul acestei cercetări a fost conceput în mod

special un dispozitiv conform specificațiilor prevăzute în standard. Acesta a fost compus din trei

module: (i) un modul realizat cu scopul asigurării temperaturii de răcire de o parte a epruvetei de

încercat – modulul A, (ii) un modul realizat cu scopul asigurării temperaturii de încălzire de cealaltă

parte a epruvetei – modulul B, și (iii) un modul de mijloc – modulul C, pentru plasarea efectivă a

epruvetei de beton între celelalte două module (fig. 63).

Ca principiu de funcționare, după amplasarea epruvetei de beton în modulul C, celelalte

două module A și B se atașează și se fixează acestuia, creându-se, în acest fel, două incinte foarte

bine închise de o parte și de cealaltă a epruvetei de beton. Temperatura medie de încercare prevăzută

de standard menționează o temperatură minimă de (-) 100 0C pentru unitatea de răcire, și una de

maxim (+) 100 0C pentru unitatea de încălzire, alegerea efectivă a temperaturii de testare fiind la

dispoziția utilizatorului. Prin intermediul mini-instalației de răcire și a termostatului, în modulul A

a fost setată o temperatură de 15±10C, iar în modulul B, de 30±10C .

Evoluția temperaturii de la cele două suprafețe ale epruvetei a fost înregistrată prin

intermediul celor doi senzori de temperatură de suprafață conectați la același Datalogger (fig. 67).

După asamblarea celor trei module și pornirea sistemului, testul durează până la obținerea egalizarea

temperaturilor de pe cele două fețe ale epruvetei de beton, această egalizare fiind constatată pe

ecranul Dataloggerului. În următoarea etapă se descarcă datele înregistrate de Datalogger pe durata


40

testului (fig. 69) și se determină conductivitatea termică a epruvetei. Conform C155-2013, pentru

determinarea conductivității termice a betoanelor cu agregate ușoare se folosește relația:

𝜆 =𝑞∙𝑑

∆𝑇 [W/(moK)]

unde,

q – densitatea fluxului termic [W/m2],

d – grosimea medie a epruvetei [m],

ΔT – diferența de temperatură [oK].

Fig. 63 Aspectul interior al celor trei module ale dispozitivului, înainte de unirea lor

Fig. 67 Conectarea senzorilor de temperatură de suprafață la datalogger și pornirea sistemului

Fig. 69 Graficul obținut prin intermediul softului aferent datalogger-ului.


41

1.2.8 Metoda de realizare a blocurilor de zidărie și de determinare a rezistenței la compresiune

a acestora

Ca exemplu de aplicație a betoanelor vegetale dezvoltate și prezentate în această cercetare,

au fost realizate blocuri de zidărie cu goluri de aer.

Pornind de la ideea realizării unei cărămizi din beton care să fie comparabilă ca și

dimensiuni, rezistență la compresiune și rezistență termică cu cea a unei cărămizi utilizate în mod

frecvent în Romania în realizarea de închideri ale clădirilor, s-a realizat un tip de matriță cu

dimensiunile exterioare 375x250x190 (Lxlxh) mm. În plus, s-a dorit folosirea la maxim a

avantajului termic obținut prin compozițiile de beton dezvoltate, matrița a fost realizată astfel încât

blocul de zidărie să dispună de o scobitură pe mijlocul laturilor sale scurte unde să fie aplicat

mortarul de zidărie pentru unirea pe orizontală a elementelor, obținându-se o reducere a punții

termice aferente rosturilor verticale din zidărie (fig. 80).

Într-o primă etapă, golurile de aer au fost prevăzute a fi cu formă rotundă și pe verticală,

având diametrul de 20 mm. S-a încercat integrarea în volumul blocului de zidărie a cât mai multor

goluri de aer pentru realizarea unui avantaj termic suplimentar față de cel oferit de compoziția de

beton. Astfel, în structura blocului de zidărie au fost distribuite un număr de 38 de canale verticale

cu diametrul de 20 mm. Tehnologia prin care urmau a fi realizate, turnare și vibrare, a determinat

această limitare a numărului lor pentru ca spațiul dintre goluri să nu fie prea redus și să conducă la

reducerea substanțială a rezistenței la compresiune a blocului de zidărie în ansamblul lui,

comparativ cu rezistența materialului de bază. Pentru facilitarea manipulării manuale a blocurilor

de zidărie, acestea au fost prevăzute și cu 2 goluri cu diametrul de 40 mm, plasate pe linia centrală

a elementului și către extremitățile înguste ale acestuia (fig. 70).

Au fost realizate blocuri de zidărie utilizând compozițiile de beton ce au presupus înlocuirea

unui volum relativ însemnat de agregate minerale cu agregate vegetale, de 50%, în paralel cu

înlocuirea parțială a cimentului cu cenușă zburătoare, urmărindu-se obținerea unor elemente cu

caracter ecologic cât mai pronunțat dar și cu proprietăți mecanice și termice acceptabile pentru a fi

folosite în realizarea de închideri și compartimentări ale clădirilor.

Procesul tehnologic de realizare a blocurilor de zidărie a presupus următoarele etape:

1. Ungerea matrițelor cu soluție de decofrare (fig. 71) și plasarea acestora pe masa de vibrat.

Fig. 70 Matrițele realizate pentru turnarea blocurilor de zidărie


42

Fig. 71 Matrițe pregătite pentru turnarea betonului

2. Realizarea compoziției de beton (fig. 72).

Fig. 72 Aspectul unei compoziții de beton utilizate pentru realizarea blocurilor de zidărie

experimentale

3. Umplerea matrițelor cu beton în straturi: mai intâi până la o treime din înalțimea lor, apoi

până la două treimi și apoi complet, după fiecare strat realizându-se vibrarea mecanizată

(fig. 73, a).

4. Matrițele au fost lăsate în condiții de laborator (temperatura 20±2oC și umiditate relativă 60-

65%) (fig. 73,b).

5. După circa 12h, au fost extrase țevile de formare a golurilor de aer (fig.73, c).

6. La 24h de la turnarea betonului, s-a realizat decofrarea prin întoarcerea la 180O a laturii

superioare a matrițelor pline, îndepărtarea bazei și apoi a lateralelor matriței.

7. Blocurile de zidărie au fost menținute în condiții de laborator (temperatura 20±2oC și

umiditate relativă 60-65%) până la vârsta de 28 de zile (fig.73, d și e).

Fig. 73 Etapele de realizare a blocurilor de zidărie:

(a) matriță umplută cu beton, (b) Matriță plină lăsată

în condiții de laborator pentru realizarea prizei, (c)

matriță plină după scoaterea țevilor de realizare a

golurilor de aer, (d) bloc de zidărie după decofrare si

câteva zile de maturare, (e) matrițe pline imediat

după turnare și blocuri de zidărie proaspăt decofrate.


43

La vârsta de 28 de zile, a fost realizat testul de determinare a rezistenței la compresiune a

blocurilor de zidărie, prin aplicarea aceleeași metode precum în cazul epruvetelor de beton (fig. 74

și 75 ). În fig. 76 se observă aspectul unor blocuri de zidărie după realizarea testului de determinare

a rezistenței la compresiune a acestora.

Fig. 74 Blocuri de zidărie înainte și după testarea rezistenței la compresiune

La împlinirea celor 28 zile de la turnare s-a realizat și determinarea masei unitare a blocurilor

de zidărie realizate. Întrucât s-a constatat că masa unitară obținută era destul de ridicată și

manipularea manuală a acestora era destul de dificil de realizat, s-a adoptat soluția realizării unor

blocuri de zidărie experimentale cu aceleași dimensiuni exterioare precum în cazul precedent, însă

cu prevederea unor goluri de aer cu un volum mai mare. S-a adoptat soluția unor goluri de aer tot

pe direcție verticală, dar cu formă rectangulară, cu laturile 375x250x190 (Lxlxh) mm (fig. 77).

Fig. 77 Turnarea și aspectul după decofrare al blocurilor de zidărie cu goluri rectangulare


44

La vârsta de 28 de zile, a fost realizat și în cazul acestor blocuri de zidărie cu goluri

dreptunghiulare testul de determinare a rezistenței la compresiune a blocurilor de zidărie, prin

aplicarea aceleași metode precum în cazul epruvetelor de material (fig. 78). În fig. 79 se observă

aspectul unor blocuri de zidărie după realizarea testului de determinare a rezistenței la compresiune

a acestora.

Fig. 78 Blocuri de zidărie cu goluri rectangulare, înainte și după realizarea testului de

determinare a rezistenței la compresiune

CAP. 2 REZULTATE ȘI DISCUȚII

2.1 Rezultate obținute pe epruvetele realizate din rețetele de beton dezvoltate în

cadrul cercetării

2.1.1 Densitatea

Densitatea betonului cu știuleți de porumb, respectiv cu tulpină de floarea soarelui,

măsurată la 28 de zile de la turnare, a scăzut pe măsura creșterii ponderii materialului vegetal

în compoziție. Betonul ușor poate fi obținut cu un procentaj mai mare de 50% al materiei

vegetale.

În cazul utilizării doar a agregatelor vegetale în compoziția de beton, densitatea cea mai

mică a obținut-o betonul cu tulpini de floarea soarelui. Acest fapt se poate explica prin forma de

așchii și granule a acestor agregate, spre deosebire de cea doar de granule a agregatelor din știuleți

de porumb, așchiile împiedicând obținerea unei compoziții compacte, rezultând astfel o densitate

mai mică per unitate de volum. În cazul variantelor de beton vegetal ce au implicat și prezența

agregatelor minerale într-o mai mică sau mai mare măsură, locul creat de aceste așchii a fost ocupat

de pietriș și nisip, rezultând o împachetare eficientă a betonului.

În general, compozițiile de beton realizate cu agregate din tulpini de floarea soarelui au

înregistrat densități mai mari decât cele cu agregate din știuleți de porumb. Acest fapt este explicabil


45

datorită compoziției chimice organice a agregatelor vegetale. Conținutul majoritar de lignină din

cazul agregatelor din știuleți din porumb determină o capacitate de absorbție mai mică a acestora,

și astfel la obținerea unui beton vegetal mai ușor, în ciuda densității în grămadă a știuleților de

porumb, mai mare decât a tulpinilor de floarea soarelui. Se poate concluziona astfel că rolul cel mai

important în obținerea unui beton mai ușor îi revine structurii interne a agregatelor vegetale utilizate,

și anume, a capacității de absorbție a pastei de ciment a acestora.

Conform Normativului privind producerea betoanelor ușoare C155-2013, betoanele cu

agregate ușoare se pot clasifica după masa lor volumică în următoarele clase: D0,8; D1,0; D1,2;

D1,4; D1,6; D1,8 și D2,0. În tabelul sunt prezentate aceste clase de masă volumică, împreună cu

distribuirea compozițiilor de beton dezvoltate și analizate în această cercetare pe aceste clase.

Tabel 10 Clasele de masă volumică pentru betoanele cu agregate ușoare și clasificarea betoanelor

dezvoltate în această cercetare Clasa de masă

volumică

Interval de masă volumică

kg/m3 Compoziții de beton vegetal

D0,8 (400, 800] -

D1,0 (800,1000] BS100, BFS100

D1,2 (1000, 1200] -

D1,4 (1200, 1400] BS80, BFS80, BS80.SS, BFS80.SS

D1,6 (1400, 1600] BS65, BFS65, BS.SS.SU.AE1

D1,8 (1600, 1800]

BS50, BFS50

BSCZ50/10, BSCZ50/20, BSCZ50/30

BFSCZ50/10, BFSCZ50/20, BFSCZ50/30

BS50.SS, BFS50.SS

BS.SS.SU.AE2

BFS.SS.SU.AE1, BFS.SS.SU.AE2

D2,0 (1800, 2000]

BS35, BFS35

BSCZ20/10, BSCZ20/20, BSCZ20/30

BFSCZ20/10, BFSCZ20/20, BFSCZ20/30

BS20.SS

2.1.2 Rezistența la compresiune

2.1.2.1 Rezistența la compresiune a betonului cu agregate din știuleți de porumb

Fig. 93 Rezistența la compresiune a betonului cu 20, 35, 50, 65 și 80% știuleți de

porumb, determinată la 28 zile de la turnare [N/mm2]

Din analiza figurii 93 se poate observa că pe măsura creșterii ponderii agregatelor din știuleți

de porumb, rezistența la compresiune a betonului vegetal obținut a scăzut. Înlocuirea agregatelor

minerale cu 20% agregate din știuleți de porumb a determinat scăderea rezistenței la compresiune


46

față de BE cu cca. 60%, înregistrând o valoare de 9,8%. Creșterea ponderii agregatelor vegetale cu

15% a determinat scăderea cu cca. 35% a rezistenței la compresiune, în cazul BS35, iar următoarea

etapă de creștere a acestei ponderi cu încă 15% a determinat scăderea rezistenței la compresiune a

betonului cu cca. 45% față de varianta anterioară. În cazul compozițiilor BS65 și BS80, deși

ponderea materiei vegetale a crescut în continuare, rezistența la compresiune a înregistrat scăderi

de cca. 7,5% comparativ cu varianta anterioară.

2.1.2.2 Rezistența la compresiune a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui

Conform figurii 94, se observă aceași tendință de scădere a rezistenței la compresiune pe

măsura creșterii ponderii agregatelor din tulpini de floarea soarelui.

Fig. 94 Rezistența la compresiune a betonului cu 20, 35, 50, 65 și 80% tulpină de

floarea soarelui, determinată la 28 zile de la turnare [N/mm2]

În cazul înlocuirii a 20% din agregatele minerale cu agregate din tulpini de floarea soarelui,

a determinat o scădewre a rezistenței la compresiune a betonului obținut cu cca. 57% comparativ

cu BE, iar în cazul înlocuirii a 35% din volumul acestora, la o scădere cu încă 30% față de varianta

anterioară. Prin urmare, un surplus de agregate vegetale de 15% a determinat o scădere dublă a

rezistenței la compresiune (30%), dar într-un procent mult mai mic decât înlocuirea inițială de 20%

a agregatelor minerale cu agregate din știuleți de porumb (30% vs. 57%). Comparativ cu betonul

etalon, înlocuirea agregatelor minerale în proporție de peste 65% a determinat micșorarea rezistenței

la compresiune cu procente de peste 80%, BFS100 înregistrând o valoare mai mică a acestui

parametru cu 96,62% decât BE. De asemenea, valoarea efectivă înregistrată pentru rezistența la

compresiune a scăzut sub nivelul de 5 N/mm2, BFS100 ajungând până la 0,85 N/mm2.

Analizând comparativ valorile obținute de betonul cu agregate de floarea soarelui vs. beton

cu agregate din știuleți de porumb, se poate observa că agregatele din tulpini de floarea soarelui au

determinat obținerea unor valori mai mari ale rezistenței la compresiune. Astfel, în cazul înlocuirii

agregatelor minerale cu 20% și 35% agregate vegetale, betonul cu floarea soarelui a obținut

rezistențe la compresiune mai mari cu cca. 10%, respectiv 16% decât betonul cu știuleți de porumb.

În cazul înlocuirii a 50% din agregatele minerale, diferența dintre cele două variante a fost de peste

70% în favoarea betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui. O diferență apropiată, de 63%,

a fost înregistrată în cazul înlocuirii totale a agregatelor minerale, tot în favoarea betonului cu


47

agregate din tulpini de floarea soarelui. Explicația acestor îmbunătățiri semnificative ale BFS vs.

BS se leagă de capacitatea de absorbție a pastei de ciment a agregatelor din tulpini de floarea

soarelui, iar în cazul BFS50 și BS50, o contribuție suplimentară a avut-o împachetarea mai eficientă

agregate vegetale – agregate minerale.

2.1.2.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra rezistenței la compresiune a

betonului clasic și a celui cu agregate vegetale

A. Modificarea matricei de ciment

Pe măsură ce cantitatea de cenușă zburătoare a crescut, rezistența la compresiune a betonului

a scăzut (fig. 96 și 97). Pentru un procent de înlocuire de 10% din volumul cimentului cu cneușă

zburătoare, betonul obținut a înregistrat o rezistență la compresiune mai mică cu 8% decât BE.

Pentru un procent de înlocuire de 20%, scăderea a fost de 10%, în timp ce un procent de înlocuire

de 30% a condus la o scădere a rezistenței la compresiune cu aproximativ 17%.

Fig. 96. Rezistența la compresiune a betonului cu agregate din știuleți de porumb [N/mm2]

Fig. 97. Rezistența la compresiune a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui [N/mm2]

Înlocuirea a 20% din volumul agregatelor minerale cu agregate din știuleți din porumb a

determinat o scădere puternică a rezistenței la compresiune a betonului, cu 61,12% (fig. 97).

Asocierea cenușii zburătoare cu agregatele de știuleți de porumb a condus la o rezistență la

compresiune mai mică decât BS20, cu 2,55 - 24,72. Asocierea cenușii zburătoare cu agregatele de

știuleți de porumb utilizate în procent de 50% a condus la o îmbunătățire a rezistenței la

compresiune în cazul utilizării unei rate de înlocuire de 10% și 30% din volumul de ciment, cu

43,66% respectiv 11,83% comparativ cu BS50.

Analizând comparativ betonul cu floarea soarelui și cel cu știuleți de porumb, se poate

observa că betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut rezistențe la compresiune

mai mari decât cel cu agregate din știuleți de porumb. Înlocuirea a 20% din volumul de ciment cu

cenușă zburătoare a avut cele mai bune rezultate, atât în cazul înlocuirii a 20% din agregatele

minerale cu agregate vegetale, cât și în cazul înlocuirii a 50% a acestora. Astfel, BFSCZ20/20 a


48

obținut o rezistență la compresiune mai mare cu cca. 78% față de BSCZ20/20, iar BFSCZ50/20, o

rezistență mai mare cu cca. 143% comparativ cu BSCZ50/20. Înlocuirea a 30% din volumul de

ciment cu cenușă zburătoare, a determinat obținerea unei rezistențe la compresiune a BFSCZ20/30

mai mare cu cca. 45% decât BSCZ20/30. În celelalte cazuri de înlocuire a cimentului cu cenușă

zburătoare, influența acesteia din urmă a fost nesemnificativă cu privire la acest parametru.

Analizând comparativ, utilizarea unui volum de 20% cenușă zburătoare, în cazul înlocuirii a 20%

din agregatele minerale cu agregate vegetale, a determinat mărirea de cca. 8 ori a diferenței dintre

rezistența la compresiune a betonului cu floarea soarelui și a celui cu știuleți de porumb (78,16%

vs. 10,32%). Același procent de cenușă zburătoare, în cazul înlocuirii a 50% din agregatele minerale

cu agregate vegetale, a determinat dublarea diferenței dintre rezistența la compresiune a betonului

cu floarea soarelui și a celui cu știuleți de porumb ( 142,71% vs. 72,11%).

B. Accelerarea reacției de hidratare a cimentului

Valorile rezistențelor la compresiune ale compozițiilor de beton dezvoltate în acest studiu

sunt prezentate în figura 99. Adiția de SS cu conc. 100% în procent de 5% din volumul de ciment a

condus la o scădere a rezistenței la compresiune cu 21,47%, 43,09% și 9,97%, în cazul betoanelor

cu 20%, 50% și, respectiv 80% agregate din știuleți de porumb.

Rezistența la compresiune a betonului cu 20%, 50%, 80% agregate din știuleți din porumb

a urmat o tendință descrescătoare corespunzător creșterii procentului de înlocuire (fig. 88).

Fig. 99 Rezistența la compresiune a betonului [N/mm2]

Adiția de silicat de sodiu în compoziția betonului cu agregate de știuleți de porumb a

determinat scăderea rezistenței la compresiune cu cca. 9% și 11% a betonului cu 20% și, respectiv,

80% agregate vegetale. În cazul betonului cu 50% agregate din știuleți de porumb, acest aditiv a

determinat îmbunătățirea acestui parametru cu cca. 36%. În cazul betonului cu agregate din tulpini

de floarea soarelui, utilizarea soluției de silicat de sodiu ca adititv în compoziția betonului a

determinat îmbunătățirea rezistenței la compresiune a acestuia.

Analizând comparativ betonul cu floarea soarelui cu cel cu știuleți de porumb, se poate

observa că utilizarea SS ca aditiv a determinat obținerea de rezistențe la compresiune mai mari în

cazul betonului cu tulpini de floarea soarelui și a determinat mărirea diferenței între valorile

înregistrate la rezistența la compresiune a betoanelor cu cele două tipuri de agregate vegetale. Astfel,


49

în cazul utilizării a 20% agregate vegetale, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a

obținut o rezistență la compresiune mai mare cu 30% decât cel cu agregate din știuleți de porumb,

iar în cazul utilizării a 50% agregate vegetale, o rezistență la compresiune mai mare cu cca. 69%.

Și în cazul înlocuirii a 80% din agregatele minerale, SS a determinat obținerea unei rezistențe la

compresiune mai mari de către betonul cu tulpini de floarea soarelui decât cel cu știuleți de porumb,

dar diferența dintre cele două a fost mai mică, de cca. 12%.

C. Modificarea matricei de ciment și accelerarea reacției de hidratare a cimentului

Valorile rezistenței la compresiune ale compozițiilor de beton studiate sunt prezentate în

figura 101.

Fig. 101 Rezistența la compresiune a betonului [N/mm2]

Din punct de vedere al rezistenței la compresiune, betoanele cu agregate din floarea soarelui

au obținut rezultate superioare betoanelor cu știuleți de porumb, cu excepția cazului în care au fost

utilizate 0,8% AAA. Utilizarea SS în compoziția betonului a avut efect pozitiv asupra rezistenței la

compresiune, creșterea fiind în jur de 35% pentru ambele tipuri de beton vegetal. În cazul înlocuirii

a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare, rezistența la compresiune a crescut cu

aproximativ 38% și 44%, în cazul betonului cu floarea soarelui, respectiv cu știuleți de porumb.

Înlocuirea cimentului cu silice ultrafină și adăugarea a 0,4% AAA a crescut rezistența la

compresiune a betonului simplu cu floarea soarelui cu 27,78% și a betonului simplu cu știuleți de

porumb, cu 44,85%. Creșterea procentului de AAA a condus la o scădere a rezistenței la

compresiune a betonului simplu cu floarea soarelui cu 17,36% și la o creștere semnificativă a

betonului cu știuleți de porumb cu 72,32%.

2.1.2.4 Discuții comparative între rezultatele privind rezistența la compresiune a tipurilor de

beton analizate

Potrivit NE 012/1, clasele de rezistență ale betoanelor cu agregate ușoare sunt diferite față

de cele ale betoanelor de masă normală. În tabelul 11 sunt prezentate clasele de rezistență ale

betoanelor cu agregate ușoare, evidențiind în același timp încadrarea compozițiilor dezvoltate în

această cercetare. Notația acestor clase este formată din codul LC (beton ușor, engl. light concrete)


50

urmat de rezistența caracteristică minimă pe cilindri/rezistența minimă pe cuburi, exprimate în

[N/mm2].

Dintre compozițiile dezvoltate în prezenta cercetare, doar cele trecute în tabel pot fi

clasificate conform rezistenței la compresiune înregistrate. Astfel, BFSCZ 20/20 se încadrează în

clasa de rezistență LC12/13, iar în clasa de rezistență inferioară, LC8/9, betoanele notate cu BS20,

BFS20, BSCZ 20/10, BFSCZ 20/10, BFSCZ 20/30, BFSCZ 50/10, BFSCZ 50/20, BS20.SS,

BFS20.SS ȘI BFS50.SS. Restul compozițiilor de beton dezvoltate au înregistrat rezistențe la

compresiune sub nivelul clasei de rezistență LC8/9.

Tabel 11 Clasele de rezistență pentru clasificarea betoanelor cu agregate ușoare dezvoltate în

această cercetare

Dintre variantele aplicate ca sustituenți ai cimentului sau ca aditivi, cele mai bune rezultate,

sub raportul densitate-rezistență la compresiune, au fost obținute în cazul utilizării cenușii

zburătoare în compoziția de beton cu 50% agregate din tulpini de floarea soarelui, dar și a

combinației silicat de sodiu + silice ultrafină + 0,4% antrenor de aer, îmbunătățind performanțele

înregistrate de compozițiile de beton doar cu agregate vegetale. Silicatul de sodiu utilizat ca aditiv

a avut efect pozitiv asupra betoanelor cu agregate din tulpini de floarea soarelui, dar nu și asupra

betoanelor cu agregate din știuleți de porumb.

Clase de rezistență ale betoanelor cu

agregate ușoare Compoziții de beton

LC8/9

BS20, BFS20

BSCZ 20/10,

BFSCZ 20/10, BFSCZ 20/30, BFSCZ 50/10, BFSCZ 50/20

BS20.SS

BFS20.SS, BFS50.SS

LC12/13 BFSCZ 20/20

LC16/18 -

LC20/22 -

LC25/28 -

LC30/33 -

LC35/38 -

LC40/44 -

LC45/50 -

LC50/55 -

LC55/60 -

LC60/66 -

LC70/77 -

LC80/88 -


51

2.1.4 Rezistența la întindere prin despicare

2.1.4.1 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din știuleți de porumb

Fig. 103 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din știuleți de porumb

[N/mm2]

Din analiza fig. 103 se poate observa că rezistența la întindere prin despicare a betonului cu

agregate din știuleți de porumb a scăzut pe măsura creșterii materialului vegetal. Astfel, utilizarea

a 20% agregate din știuleți de porumb a determinat o pierdere a acestui tip de rezistență de peste

66%. Creșterea ponderii agregatelor din știuleți de porumb cu 15% a determinat în continuare

scăderea acestui parametru, însă într-o măsură mult mai mică, cu cca. 12% față de varianta

anterioară. Aceeași situație a fost și în cazul creșterii ponderii de la 50% la 65%. Creșterea

procentului de agregate de știuleți de porumb de la 65% la 80%, a determinat o îmbunătățire a

rezistenței la întindere prin despicare a acestui beton cu cca. 3%. Din punct de vedere valoric, cea

mai bună rezistență la întindere prin despicare dintre betoanele cu agregate din știuleți de porumb a

fost înregistrată de BS20.

2.1.4.2 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din tulpini de floarea

soarelui

Fig. 104 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din tulpini de floarea

soarelui [N/mm2]

Și în cazul betoanelor cu agregate din tulpini de floarea soarelui a fost înregistrată o scădere

a rezistenței la întindere prin despicare pe măsura creșterii ponderii materialului vegetal (fig. 104).

Creșterea procentului de agregate din tulpini de floarea soarelui de la 20% la 35%, de la 50% la

65%, și de la 80% la 100%, a determinat scăderea acestui parametru cu 44,51%, 18,64% și,

respectiv, 82,69%, față de varianta inferioară. În schimb, creșterea acestei ponderi de la 35% la

50%, și de la 65% la 80%, a determinat îmbunătățirea rezistenței la întindere prin despicare cu

3,34% și, respectiv, 7,78%, față de varianta inferioară.


52

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a înregistrat o

rezistență la întindere prin despicare mai bună decât cea a betonului cu agregate din știuleți de

porumb. Diferența de rezistență dintre cele două variante de beton a fost de cca. 70% în cazul

înlocuirii agregatelor minerale în proporție de 20% cu agregate vegetale, 80% în cazul înlocuirii a

65% din volumul acestora, și de cca. 88% în cazul înlocuirii a 80% și 100%. Utilizarea unui procent

de 50% agregate vegetale a determinat obținerea unei valori a rezistenței la întinderea prin despicare

mai mare cu cca. 94% în cazul betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui, față de cel cu

agregate din știuleți de porumb.

2.1.4.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra rezistenței la întindere prin

despicare a betonului clasic și a celui cu agregate vegetale


Rezistența la întindere prin despicare a betoanelor analizate este prezentată în fig. 97 și 98.

În cazul utilizării unui procent de înlocuire a cimentului cu cenușă zburătoare de până la 20% s-a

observat o îmbunătățire a rezistenței la întindere prin despicare a betonului obținut de până la 16%.

Un surplus de încă 20% cenusă zburătoare a condus la o scădere a rezistenței la întindere prin

despicare cu aproximativ 27% comparativ cu BE.

Prin utilizarea cenușii zburătoare în betonul cu agregate de știuleți de porumb, a fost obținută

o îmbunătățire a rezistenței la întindere prin despicare cu 4,9% și 23,53% în cazul utilizării a 20%,

respectiv 10% cenușă zburătoare în loc de ciment (fig. 106).

Fig. 106 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din știuleți de porumb

[N/mm2]

Asocierea cenușii zburătoare cu agregatele de știuleți de porumb introduse în proporție de

50% în compoziția de beton a determinat o îmbunătățire a rezistenței la întindere prin despicare în

cazul înlocuirii a 10% și 20% din volumul cimentului, cu 62,19%, respectiv 15,68%, comparativ cu

BS50 (fig. 106). Înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare a avut o influență

pozitivă asupra rezistenței la întindere prin despicare a betonului cu 20% știuleți de porumb,

determinând creșterea acestui parametru cu cca. 23%. Utilizarea unui procent de înlocuire a

cimentului cu cenușă zburătoare de 30% a determinat, în schimb, scăderea rezistenței cu mai mult

de 20% la întindere prin despicare a betonului cu 20% agregate din știuleți de porumb.


53

În cazul betonului cu 20% agregate din tulpini de floarea soarelui, o influență pozitivă asupra

rezistenței la întindere prin despicare a fost înregistrată doar în cazul înlocuirii a 20% din volumul

de ciment cu cenușă zburătoare (fig. 107).

Fig. 107 Rezistența la întindere prin despicare a betonului cu agregate din tulpini de floarea

soarelui [N/mm2]

În ceea ce privește betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui folosite în proporții de

50%, cenușa zburătoare a îmbunătățit rezistența la întindere prin despicare în cazul tuturor celor trei

variante de substituție a cimentului.

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui și cenușă

zburătoare a înregistrat rezistențe la întindere prin despicare mai mari decât în cazul betonului cu

agregate din știuleți de porumb. În cazul betonului cu 20% materie vegetală, agregatele din tulpini

de floarea soarelui au condus la obținerea unei rezistențe la întindere prin despicare mai mari cu

68,50% decât cel cu agregate din știuleți de porumb. În cazul utilizării a 50% agregate vegetale în

compoziția betonului, agregatele din tulpini de floarea soarelui au determinat obținerea unei

rezistențe la întindere prin despicare mai mari cu cca. 94% față de agregatele din știuleți de porumb.


În fig. 109 sunt prezentate valorile rezistenței la întindere prin despicare ale compozițiilor

de beton dezvoltate în acest studiu.

Fig. 109 Rezistența betonului la întindere prin despicare [N/mm2]

Rezistența la întindere prin despicare a scăzut odată cu creșterea ponderii agregatelor

vegetale în compoziția betonului. Adăugarea de SS a scăzut performanțele compozițiilor de beton

cu 20% și 50% agregate de știuleți de porumb, cu aproximativ 20%, respectiv 26%, dar le-a

îmbunătățit pe cele din cazul compoziției cu 80% agregate vegetale cu 17,4%.


54

În cazul betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui, utilizarea soluției de SS ca

adititv în compoziția betonului a determinat scăderea rezistenței la întindere prin despicare cu cca.

34% în cazul betonului cu 20% materie vegetală (fig. 109).

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut rezistențe

la întindere prin despicare mai mari decât betonul cu agregate din știuleți de porumb.


În ceea ce privește rezistența la întindere prin despicare, toate variantele de beton studiate

au îndeplinit obiectivul de îmbunătățire a acestei proprietăți comparativ cu betonul vegetal simplu

(fig. 111). Cele mai bune rezultate au fost obținute în cazul betonului cu știuleți de porumb,

obținându-se valori ale rezistenței la întindere prin despicare mai mari cu 31,88% și 78,56% prin

utilizarea adaosurilor, comparativ cu rezistența la întindere prin despicare obținută de betonul

simplu cu agregate din știuleți de porumb.

Fig. 111 Rezistența betonului la întindere prin despicare [N/mm2]

Utilizarea aditivului SS a îmbunătățit rezistența la întindere prin despicare (fig. 111) cu

aproximativ 6% în cazul betonului cu floarea soarelui și cu aproximativ 32% în cazul betonului cu

știuleți de porumb.

Analizând comparativ, betonul cu floarea soarelui a obținut o rezistență la întindere prin

despicare mai mare cu 93,80% decât cel cu agregate din știuleți de porumb. Adiția de SS în

compoziția betonului a determinat obținerea unei diferențe de cca. 56% între cele două variante de

beton, iar înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare a determinat o diferență și

mai mică, de 45%. Aplicarea în paralel a înlocuirii a 10% din volumul de ciment cu silice ultrafină

și utilizarea ca aditiv a silicatului de sodiu în proporție de 5% din volumul de ciment, și a unui

adititv antrenor de aer, în proporție de 0,4% din volumul de ciment, a dus la obținerea unei rezistențe

la întindere prin despicare a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui mai mari cu cca.

50% decât în cazul betonului cu agregate din știuleți de porumb.


55

2.1.4.4 Discuții comparative între rezultatele privind rezistența la întindere prin despicare a

tipurilor de beton analizate

Din punct de vedere al rezistenței la întindere prin despicare, o influență pozitivă a avut-o

înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în compozițiile cu 20% și 50%

agregate din știuleți de porumb, iar în cazul betonulșui cu 50% agregate din tulpini de floarea

soarelui au fost obținute îmbunătățiri ale acestui parametru chiar și în cazul utilizării unei rate de

substituție a cimentului cu cenușă zburătoare de 30%. Silicatul de sodiu utilizat ca aditiv a avut

efecte pozitive asupra compozițiilor de betoncu 50% și 80% agregate din știuleți de porumb. Un

efect de îmbunătățire a rezistenței la întindere prin despicare a fost obținut și în cazul utilizării

concomitente a silicatului de sodiu, silicei ultrafine și a aditivului antrenor de aer în compoziția de

beton cu 50% agregate din știuleți de porumb sau tulpini de floarea soarelui.

2.1.5 Modulul de elasticitate

2.1.5.1 Modulul de elasticitate a betonului cu agregate din știuleți de porumb

Conform graficului din fig. 113, modulul de elasticitate al compozițiilor de beton cu agregate

din știuleți de porumb scade pe măsura creșterii ponderii materialului vegetal în structura lor, acest

fapt dovedind obținerea unor betoane cu un caracter mai elastic sub acțiunea unor forțe de

compresiune.

Fig. 113 Modulul de elasticitate al betonului cu agregate din știuleți de porumb

2.1.5.2 Modulul de elasticitate a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui

După cum se observă în graficul din fig. 114 , modulul de elasticitate al compozițiilor de

beton cu agregate din tulpini de floarea soarelui scade, de asemenea, pe măsura creșterii ponderii

materialului vegetal în structura lor, precum în cazul utilizării agregatelor din știuleți de porumb.

Fig. 114 Modulul de elasticitate al betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui


56

2.1.5.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra modulului de elasticitate

abetonului clasic și a celui cu agregate vegetale


În fig. 115 sunt prezentate valorile modului de elasticitate înregistrate de betoanele realizate

cu agregate din știuleți de porumb și cenușă zburătoare. Compozițiile de beton realizate cu 10%,

20% și 30% cenușă zurătoare au înregistrat o tendință de scădere a acestui parametru în cazul

primelor două procente. În fig. 116 sunt prezentate valorile modului de elasticitate înregistrate de

betoanele realizate cu agregate din știuleți de porumb și cenușă zburătoare.

Fig. 115 Modulul de elasticitate al betonului cu

agregate din știuleți de porumb


agregate din tulpini de floarea soarelui

Asocierea cenușă zburătoare cu agregatelor din tulpini de floarea soarelui a determinat

același tip de evoluție a modulului de elasticitate precum în cazul seriei etalon, BCZ10, BCZ20,

BCZ30 doar în cazul utilizării agregatelor vegetale în proporție de 20%. În cazul betoanelor cu 50%

agregate din tulpini de floarea soarelui, înlocuirea a 30% din volumul de ciment cu cenușă

zburătoare a contribuit la scăderea modulului de elasticitate față de înlocuirea acestuia în proporție

de 20%.


În fig. 117 și 118 sunt prezentate valorile modului de elasticitate înregistrate de betoanele

realizate cu agregate din știuleți de porumb și aditiv silicat de sodiu, respectiv cu agregate din tulpini

de floarea soarelui și aditiv silicat de sodiu.





Efectul silicatului de sodiu asupra modulului de elasticitate a betonului cu agregate vegetale

a fost, în general, de scădere a acestuia, atât în cazul betonului cu agregate din știuleți de porumb,

cât și a celui cu agregate din tulpini de floarea soarelui. În cazul betonului cu 80% materie vegetală,

efectul a fost invers, de creștere, față de varianta fără aditiv.


57


În fig. 119 și 120 sunt prezentate comparativ valorile modului de elasticitate înregistrate în

cazul adiției de silicat de sodiu, a înlocuirii cimentului cu cenușă zburătoare sau aplicării simultane

a unei înlocuiri a cimentului cu silice ultrafină și aditia de silicat de sodiu și antrenor de aer în două

procente diferite raportate la volumul cimentului.





În cazul compozițiilor de beton cu agregate din știuleți de porumb, utilizarea silicatului de

sodiu ca aditiv în proporție de 5% din volumul de ciment a determinat micșorarea modulului de

elasticitate a BS. Înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare a condus tot la

scăderea acestuia, însă într-o propoție mai mică decât SS. Înlocuirea a 10% din volumul de ciment

cu silice ultrafină concomitent cu adiția a 5% silicat de sodiu și 0,4% antrenor de aer din volumul

de ciment din compoziție a determinat obținerea celui mai mic modul de elasticitate dintre betoanele

analizate în graficul 119. Creșterea procentului de aditiv antrenor de aer la 0,8% din volumul de

ciment a determinat în schimb creșterea acestui parametru.

În cazul compozițiilor de beton cu agregate din tulpini de floarea soarelui, utilizarea

silicatului de sodiu ca aditiv în compoziția de beton a determinat micșorarea modulului de

elasticitate a BS iar aplicarea unei înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare a

condus tot la scăderea acestuia, însă într-o propoție mai mică decât SS. Înlocuirea a 10% din

volumul de ciment cu silice ultrafină concomitent cu adiția a 5% silicat de sodiu și antrenor de aer

a determinat creșterea modulului de elasticitate, atât în cazul adăugării a 0.4% antrenor de aer, cât

și în cel de 0,8% din volumul de ciment, diferența dintre cele două varinate fiind relativ mică.

2.1.6 Durabilitatea betonului supus la cicluri repetate de îngheț-dezgheț

2.1.6.1 Durabilitatea la îngheț-dezgheț a betonului cu agregate din știuleți de porumb

În ceea ce privește rezistența la compresiune, în urma supunerii la 50 de cicluri de îngheț-

dezgheț, betonul cu agregate din știuleți de porumb a înregistrat scăderi ale acesteia într-o măsură

mai mare decât BE.

Astfel, în condițiile în care rezistența BE a scăzut cu 12,74%, în cazul BS20 această

rezistență a înregistrat o scădere de cca. 19%, iar în cazul BS65 și BS80, o scădere de cca. 35%. În


58

cazul BS50, scăderea rezistenței la compresiune a fost de 43%, iar în cazul BS35, de cca. 51%.

Betonul cu 100% agregate din știuleți de porumb nu a putut fi testat, întrucât nu a rezistat de-a

lungul celor 50 de cicluri de îngheț-dezgheț.

2.1.6.2 Durabilitatea la îngheț-dezgheț a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui

În cazul betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui, cele 50 de cicluri de îngheț-

dezgheț au determinat scăderea rezistenței la compresiune a acestuia. Astfel, în cazul BFS20,

scăderea acestui parametru a fost de cca. 21%, în cazul BFS50, scăderea a fost de 28%, iar în cazul

BFS65, de cca. 34%. BFS35 a înregistrat o scădere a rezistenței la compresiune de 44%, iar BFS80,

de 51% . Betonul cu 100% agregate din tulpini de floarea soarelui nu a putut fi testat întrucât nu a

rezistat celor 50 de cilcuri de îngheț-dezgheț.

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut rezultate

mai bune decât betonul cu agregate din știuleți de porumb, în cazul utilizării unei rate de substituție

de 35% și 50% a agregatelor minerale cu agregate vegetale, în timp ce în cazul unei rate de

substituție de 20% și 80%, a înregistrat o rezistență la compresiune mai mică cu 11,90% și,

respectiv, 44,60%, decât rezistența la compresiune a betonului cu agregate din știuleți din porumb.

În cazul înlocuirii a 65% din agregatele minerale cu agregate vegetale, pierderea rezistenței la

compresiune a fost aproximativ similară în cazul ambelor tipuri de agregate vegetale.

2.1.6.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra durabilității la îngheț-dezgheț a



Înlocuirea a 10% și 20% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare, a determinat o

pierdere a rezistenței la compresiune a betonului aferent de cca. 23%. Înlocuirea a 20% din volumul

de ciment cu cenușă zburătoare a determinat o scădere a rezistenței la compresiune în urma

ciclurilor de îngheț-dezgheț mult mai mică, de cca. 4%. Asocierea agregatelor vegetale cu cenușa

zburătoare a condus la un efect cumulativ în ceea ce privește pierderea rezistenței la compresiune a

betonului în urma a 50 de cicluri de îngheț-dezgheț, în cazul utilizării unei rate de înlocuire a

agregatelor minerale de 20% cu agregate din știuleți de porumb. Astfel, în cazul BSCZ20/10,

rezistența la compresiune a scăzut cu cca. 35%, în cazul BSCZ20/30, cu cca. 57%, iar în cazul

BSCZ20/20, cu cca. 73%. În cazul betonului cu 50% agregate din știuleți de porumb, rezistența la

compresiune a scăzut cu 43%. Înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în

compoziția acestui beton, a determinat o pierdere a rezistenței la compresiune mult mai mică, de

11,74%. În cazul înlocuirii a 20% și 30% din volumul de ciment cu cneușă zburătoare, a crescut

pierderea rezistenței la compresiune la 48%, în cazul BSCZ50/20, și cca. 66%, în cazul BSCZ50/30.

Betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a înregistrat o scădere a rezistenței la

compresiune, în urma celor 50 de cilcuri de îngheț-dezgheț, de cca. 21%. Asocierea înlocuirii


59

agregatelor minerale în proporție de 20% cu agregate din tulpini de floarea soarelui, și înlocuirea a

10%, 20% și 30% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare, a avut efecte pozitive asupra

pierderii rezistenței la compresiune în urma procesului de îngheț-dezgheț. Astfel, în cazul

BFSCZ20/20, pierderea a fost de 16%, în cazul BFSCZ20/10, de 5,64%, iar în cazul BFSCZ s-a

înregistrat îmbunătățire a rezistenței la compresiune cu 6,4% față de proba martor, și nu o reducere

a acesteia. În cazul betonului cu 50% agregate din tulpini de floarea soarelui, rezistența la

compresiune a înregistrat o pierdere de 28%. Utilizarea unei rate de substituție a cimentului cu

cenușă zburătoare de 10% și 20%, a determinat o ușoară micșorare a acestei pierderi la 25,12% și

23,95%. Utilizarea unei rate de substituție a cimentului cu cenușă zburătoare de 30% a determinat,

în schimb, o reducere substanțială a pierderii rezistenței la compresiune în urma celor 50 de cicluri

de îngheț-dezgheț, BFSCZ50/30 înregistrând o rezistență la compresiune mai mică cu 1,19% decât

proba martor.

Analizând comparativ, betonul cu 20% agregate din știuleți de porumb a înregistrat o

pierdere mai mică a rezistenței la compresiune decât betonul cu 20% agregate din tulpini de floarea

soarelui în urma celor 50 de cicluri de îngheț-dezgheț.


În cazul compozițiilor de beton cu agregate din știuleți de porumb, utilizarea a silicatului de

sodiu ca aditiv a determinat o pierdere mai pronunțată a rezistenței la compresiune în cazul BS20,

de la cca. 19% la 53,50%, iar în cazul BS80, de la 35,29% la 59,32% . În cazul BS50, adiția de SS

a determinat o pierdere mai mică a rezistenței la compresiune, BS50 înregistrând o scădere de 43%

iar BS50.SS, o scădere de 32,10%.

În cazul betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui, adiția de SS a determinat o

pierdere mai mare a rezistenței la compresiune, indiferent de procentul de agregate vegetale

implicat. Analizând comparativ, în cazul betonului cu 20% și 80% agregate vegetale, cel cu agregate

din tulpini de floarea soarelui a înregistrat pierderi mai mari ale rezistenței la compresiune față de

cel cu agregate din știuleți de porumb, cu 11,91% și, respectiv, 44,60%. În cazul betonului cu aditiv

de silicat de sodiu, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut pierderi ale

rezistenței la compresiune mai mici decât betonul cu agregate din știuleți de porumb, cu 0,13%, în

cazul betonului cu 80% agregate vegetale, cu 3,28%, în cazul betonului cu 50% agregate vegetale,

și 37,40%, în cazul betonului cu 20% agregate vegetale.

În concluzie, cea mai mică pierdere a rezistenței la compresiune dintre betoanele analizate

în această etapă, a fost înregistrată de BS20, urmată îndeaproape de BFS20.



60

Betonul cu agregate din știuleți de porumb a înregistrat o pierdere a rezistenței la

compresiune în urma a 50 de cicluri de îngheț-dezgheț de 43%. Utilizarea silicatului de sodiu ca

aditiv a determinat micșorarea acestei pierderi la 32,10%, iar în cazul substituției a 10% din volumul

de ciment cu cenușă zburătoare, la 11,74%, în aceste variante obținându-se o îmbunătățire cu cca.

25% și, respectiv, 73%.

În cazul betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui, rezistența la compresiune a

scăzut cu 28% în urma ciclurilor de îngheț-dezgheț. Adiția de SS a determinat o pierdere ușor mai

mare a rezistenței la compresiune, până la 31%, cu 10,75% mai mult decât în cazul BFS. Substituția

a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare a determinat, în schimb, o pierdere mai mică a

rezistenței la compresiune, cu 10,40% față de BFS. În cazul aplicării concomitente a substituției a

10% din volumul de ciment cu silice ultrafină și adiția de SS în procent de 5% din volumul de

ciment, și a unui aditiv antrenor de aer în procent de 0,4% din volumul de ciment, a determinat o

îmbunătățire semnificativă a rezistenței acestui beton la îngheț-dezgheț, înregistrând o pierdere a

rezistenței la conpresiune de 11,43%, cu aproximativ 59% mai puțin decât în cazul BFS.

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut pierderi

ale rezistenței la compresiune în urma supunerii la 50 de cicluri de îngheț-dezgheț mai mici decât

betonul cu agregate din știuleți de porumb, cu 34,82%, în cazul betonului doar cu agregate vegetale,

cu 3,28%, în cazul adiției de SS, și cu 62,60%, în cazul utilizării concomitente a silicei ultrafine,

silicatului de sodiu și antrenorului de aer în procent de 0,4%.

În concluzie, cea mai mică pierdere a rezistenței la compresiune a fost înregistrată de BS.CZ

și BFS.SS.SU.AE1, dintre betoanele analizate în această etapă.

2.1.6.4 Discuții comparative între rezultatele privind durabilitatea la îngheț-dezgheț a tipurilor

de beton analizate

Din punct de vedere al durabilității la cicluri repetate de îngheț-dezgheț, o influență pozitivă

asupra performanțelor betoanelor doar cu agregate vegetale și minerale l-a avut înlocuirea a 10%

din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în compoziția de beton cu 50% agregate din știuleți de

porumbși înlocuirea cu până la 30% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în compozițiile de

beton cu 20% și 50% agregate din tulpini de floarea soarelui. Un efect pozitiv a avut și utilizarea

silicatului de sodiu ca aditiv în betonul cu 50% agregate din știuleți de porumb, cât și utilizarea

concomitentă a silicatului de sodiu, silicei ultrafine și a aditivului antrenor de aer. Utilizarea

simultană a silicatului de sodiu, a silicei ultrafine și a antrenorului de aer a conduc la o îmbunătățire

a durabilității la îngheț-dezgheț și a betonului cu 50% agregate din tulpini de floarea soarelui, însă

doar în cazul utilizării aditivului antrenor de aer în proporție de 0,4% din volumul de ciment din

compoziție.


61

2.1.7 Conductivitatea termică

2.1.7.1 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din știuleți de porumb

Conform fig. 129 se poate observa că pe măsura creșterii ponderii agregatelor din știuleți de

porumb în compoziția betonului, conductivitatea termică a acestuia scade.

Fig. 129 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din știuleți de porumb [W/m*K]

Astfel, prin utilizarea unei rate de substituție de 50% a agregatelor minerale cu agregate din

știuleți de porumb, conductivitatea termică a betonului etalon scade cu aproximativ 53%,

înregistrând o valoare de 0,4220 W/(m*K).

În cazul betonului realizat prin înlocuirea totală a agregatelor minerale cu agregate din

știuleți de porumb, s-a obținut o conductivitate termică de 0,2167 W/(m*K), cu cca. 76% mai mică

decât a betonului etalon. În cazul în care ponderea agregatelor din știuleți de porumb a crescut cu

15% de la o variantă de beton dezvoltată la alta, conductivitatea termică a înregistrat scăderi între

8,30% și 13,63% de la o variantă de beton la alta, până la nivelul de înlocuire a agregatelor minerale

de 80%. Astfel, BS35 a înregistrat o conductivitate termică mai mică cu 8,30% decât BS20, BS50

a înregistrat o conductivitate termică mai mică cu 13,63% decât BS35, BS65, cu 9,50% decât BS50,

iar BS80, cu 9,94% față de BS65. Spre deosebire de celelalte variante, creșterea cu încă 20% a

ponderii agregatelor din știuleți de porumb din cazul BS100 a înregistrat o scădere de 37% față de

varianta anterioară, BS80.

2.1.7.2 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui

Din analiza fig. 130 se observă scăderea conductivității termice a betonului vegetal pe

măsura creșterii ponderii agregatelor din tulpini de floarea soarelui. Astfel, în cazul înlocuirii a 50%

din agregatele minerale cu agregate din tulpini de floarea soarelui a condus la o scădere a

conductivității termice a betonului etalon cu 50,21%, înregistrând valoarea de 0,4465 W/(m*K), iar

înlocuirea totală a acestora, la o reducere a conductivității termice cu aproximativ 83%, înregistrând

valoarea de 0,1537 W/(m*K).


62

Fig. 130 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui [W/m*K]

Creșterea cu câte 15% (până la nivel de 80%) a ponderii agregatelor din tulpini de floarea

soarelui din compoziția betonului a determinat scăderi ale conductivității termice ale acestuia cu 6-

14% de la o variantă compozițională la alta (fig. 130). Astfel, BFS35 și BFS80 au înregistrat o

conductivitate termică mai mică cu cca. 10,5% față de BFS20 respectiv, BFS65. BFS50 a înregistrat

o scădere a conductivității termice cu 6% decât BFS35, iar BFS65, cu aproximativ 14% față de

BFS50. În cazul BFS100, s-a înregistrat o scădere a conductivității termice cu 55,40% față de

BFS80.

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a înregistrat o

conductivitate termică mai mică decât betonul cu agregate din știuleți de porumb, cu 0,27% în cazul

utilizării unei rate de substituție de 20%, cu 2,78% în cazul utilizării unei rate de substituție de 35%,

și cu 29% în cazul înlocuirii totale a agregatelor minerale cu agregate vegetale. În cazul utilizării

unui procent de 65% și 80% de înlocuire a agregatelor minerale, diferența dintre cele două tipuri de

agregate a fost nesemnificativă, iar în cazul unei înlocuiri de 50% a agregatelor minerale, betonul

cu agregate din tulpini de floarea soarelui a înregistrat o conductivitate temrică mai mare cu 5,81%

decât betonul cu agregate din știuleți de porumb.

2.1.7.3 Influența materialelor pozzolanice și a aditivilor asupra conductivității termice a



Betonul cu 20% agregate din știuleți de porumb a înregistrat o conductivitate termică de

0,5330 W/(m*K) (fig. 132).

Fig. 132 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din știuleți de porumb [W/m*K]


63

Asocierea agregate vegetale-cenușă zburătoare a condus la scăderea conductivității termice

a betonului obținut, cu 10% în cazul înlocuirii a 20% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare,

și de 11% în cazul înlocuirii a 30% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare. O rată de înlocuire

a cimentului cu cenușă zburătoare de 10% a determinat scăderea conductivității termice a betonului

aferent cu doar 1,86% față de BS20. Betonul cu 50% agregate din știuleți de porumb a înregistrat o

valoare a conductivității termice de 0,4220 W/(m*K). Asocierea agregate vegetale-cenușă

zburătoare a determinat scăderea conductivității termice cu 1,77% și 4,80% în cazul înlocuirii a

20% și, respectiv, 30% din volumul cimentului cu cenușă zburătoare. Utilizarea unei rate de

substituție a cimentului cu cenușă zburătoare de 10% a determinat, în schimb, creșterea

conductivității termice a betonului aferent cu 7,31% față de BS50. În concluzie, cea mai mare

scădere a conductiviății termice față de BE, cu 55,20%, a fost înregistrată în cazul BSCZ50/30,

valoarea acesteia fiind de 0,4018 W/(m*K).

Betonul cu 20% agregate din tulpini de floarea soarelui a fost caracterizat printr-o valoare a

conductivității termice de 0,5316 W/(m*K) (fig. 133). Asocierea agregate din tulpini de floarea

soarelui-cenușă zburătoare a determinat scăderea conductivității termice a betonului aferent cu 2,20

- 4,20%. Utilizarea unei înlocuiri de 50% a agregatelor mienrale cu agregate din tulpini de floarea

soarelui a determinat obținerea unei valori a conductivității termice a betonului aferent de 0,4465

W/(m*K).

Fig. 133 Conductivitatea termică a betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui [W/m*K]

Înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în cadrul acestei compoziții a

determinat scăderea conductivității termice a acestui beton cu 3,23% (fig. 133); înlocuirea a 20%

din ciment cu cenușă zburătoare a determinat o scădere a conductivității termice de 8,32% iar o

înlocuire de 30% a determinat o scădere a conductivității cu 5,40%. În concluzie, valoarea cea mai

mică a conductivității termice a fost înregistrată de BFSCZ50/20, aceasta fiind de 0,4094 W/(m*K).

Analizând comparativ betonul cu floarea soarelui și cenușă zburătoare vs. beton cu știuleți

de porumb și cenușă zburătoare, se poate observa că agregatele din tulpini de floarea soarelui au

determinat obținerea unei conductivități termice mai scăzute decât cele din știuleți de porumb, cu

cca. 0,64% în cazul aplicării unei rate de substituție a agregatelor minerale de 20% și a cimentului


64

de 10%, cu 1,25% în cazul utilizării unei înlocuiri a agregtaelor minerale de 50% și a cimentului de

20%, și cu 4,60% în cazul înlocuirii agregatelor mienrale în proporție de 50% și a cimentului de

10%. În cazul înlocuirii agregatelor mienrale în proporție de 50% și a cimentului în proporție de

30%, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut o conductivitate termică mai mare

cu 5,14% decât cel cu agregate din știuleți de porumb, iar în cazul înlocuirii agregatelor vegetale în

proporție de 20% și a cimentului în proporție de 20% și 30%, betonul cu agregate din tulpini de

floarea soarelui a obținut o conductivitate termică mai mare cu cca. 7,4% decât betonul cu agregate

din știuleți de porumb. În concluzie, cea mai mică valoare a conductivității termice a fost înregistrată

de BSCZ50/30.


Fig. 135 Conductivitatea termică a betonului cu

agregate din știuleți de porumb [W/m*K]


agregate din tulpini de floarea soarelui [W/m*K]

Utilizarea silicatului de sodiu ca adfitiv în compoziția betonului cu agregate din știuleți de

porumb, a determinat scăderea conductivității termice a acestuia în cazul BS20 și BS80, cu 0,96%,

respectiv, cu 4,78% (fig. 135). În cazul BS50, efectul a fost invers, de creștere a conductivității

termice, cu 4,76%. Cea mai mică conductivitate termică a fost înregistrată de BS80.SS, cu o valoare

de 0,3275 W/(m*K).

Asupra betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui utilizarea silicatului de sodiu ca

aditiv a avut un efect pozitiv în sensul scăderii conductivității termice în cazul BFS20 și BFS80, cu

0,14%, respectiv, 3,28%, și un efect negativ, de creștere a conductivității termice cu cca. 2%, în

cazul BFS50 (fig. 136). Cea mai mică conductivitate termică a înregistrat-o BFS80.SS, de 0,3333

W/(m*K).

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui și silicat de sodiu

a înregistrat o conductivitate termică mai maredecât betonul cu agregate din știuleți d eporumb și

silicat de sodiu, cu 0,55% în cazul aplicării unei rate de substituție a agregatelor minerale de 20%,

cu 1,78% în cazul utilizării unei rate de substituție a agregatelor minerale de 80%, și cu 3,06% în

cazul utilizării unei rate de substituție de 50%. În concluzie, cea mai mică conductivitate termică,

de 0,3275 W/(m*K), a fost înregistrată de BS80.SS.


65



agregate din știuleți de porumb [W/m*K]


agregate din tulpini de floarea soarelui [W/m*K]

Betonul cu agregate din știuleți de porumb a înregistrat o valoare a conductivității termice

de 0,4220 W/(m*K) (fig. 138). Utilizarea silicatului de sodiu ca aditiv în compoziția acestui beton,

a determinat creșterea acestei valori cu 4,76%, iar înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă

zburătoare a condus la creșterea conductivității termice cu 7,31%. Cea mai mică conductivitate

termică a fost înregistrată de BS.SS.SU.AE1 și BS.SS.SU.AE2, valorile acestora fiind aproape

similare.

Betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a înregistrat o conductivitate termică de

0,4465 W/(m*K) (fig. 139). Utilizarea silicatului de sodiu ca aditiv în această compoziție de beton

a determinat o ușoară creștere a conductivității termice cu cca. 2%. Înlocuirea a 10% din volumul

de ciment cu cenușă zburătoare a determinat scăderea acestui parametru cu 3,23%. În cazul utilizării

silicatului de sodiu ca aditiv în compoziție, a înlocuirii a 10% din volumul de ciment cu silice

ultrafină și a utilizării a unui aditiv antrenor de aer în proporție de 0,4% din volumul de ciment, a

condus la o foarte ușoară creștere a conductivității termice a BFS, cu 0,74%. În schimb, creșterea

procentului de aditiv antrenor de aer adăugat în compoziția betonului, de la 0,4% la 0,8% din

volumul de ciment, a determinat scăderea conductivității termice a betonului aferent cu cca. 11%

față de BFS. În concluzie, cea mai mică valoare a conductivității termice, de 0,3968 W/(m*K), a

fost înregistrată de BFS.SS.SU.AE2.

Analizând comparativ, betonul cu agregate din tulpini de floarea soarelui a obținut valori

mai mari ale conductivității termice decât betonul cu agregate din știuleți de porumb, cu cca. 3% în

cazul utilizării aditivului de silicat de sodiu, și cu 12,72% în cazul utilizării aditivului silicat de

sodiu, a înlocuirii a 10% din volumul de ciment cu silice ultrafină, și a utilizării unui aditiv antrenor

de aer în proporție de 0,4% din volumul de ciment.


66

2.1.7.4 Discuții comparative între rezultatele privind conductivitatea termică a tipurilor de beton

analizate

Conform C155-2013, betoanele cu agregate ușoare se clasifică, în funcție de valoarea

conductivității lor termice în următoarele clase: CT24, CT29, CT40, CT55, CT78 și CT105.

Betoanele ce fac parte din clasa de conductivitate termică CT24 sunt betoane de izolație, cele din

clasele CT29, CT40 și CT55 sunt betoane de izolație și rezistență, iar cele din CT78 și CT105 sunt

betoane de rezistență. În tabelul... a fost realizată împărțirea compozițiilor de beton dezvoltate în

această cercetare pe clase de conductivitate termică.

Din tabelul 12 se poate observa că majoritatea compozițiilor de beton dezvoltate fac parte

din categoria de Beton de izolație și de rezistență. Compozițiile cu 65% și 80% agregate vegetale

și cele cu 50% agregate vegetale și aditiv antrenor de aer fac parte din clasa de conductivitate

termică CT40, compozițiile cu 100% agregate vegetale din clasa CT24, iar restul betoanelor

vegetale si încadrează în clasa CT55.

Tabel 12 Distribuirea compozițiilor de beton dezvoltate pe clase de conductivitate termică

Clasa de

conductivitate

termică

Valoare

conductivitate

termică, λ

[W/(m*K)]

Compoziții de beton Categoria

betonului

CT 24 0,18 ÷ 0,24 BS100. BFS100 Beton de izolație

CT 29 0,24 ÷ 0,29 -

Beton de izolație și

de rezistență

CT 40 0.30 ÷ 0,40

BS65, BS80,

BFS65, BFS80,

BS80.SS, BFS80.SS

BS.SS.SU.AE1

BFS.SS.SU.AE2

CT 55 0,40 ÷ 0,55

BS20, BS35, BS50,

BFS20, BFS35, BFS50,

BSCZ 20/10, 20/20, 20/30

BSCZ 50/10, 50/20, 50/30

BFSCZ 20/10, 20/20, 20/30

BFSCZ 50/10, 50/20, 50/30

BS20.SS, BS50.SS

BFS20.SS, BFS50.SS

BS.SS.SU.AE2

BFS.SS.SU.AE1

CT 78 0,55 ÷ 0,78 - Beton de rezistență

CT 105 0,78 ÷ 1,05 BE

2.2 Rezultate obținute la testările pe blocuri de zidărie realizate din beton

În cadrul acestei cercetări au fost realizate două variante de blocuri de zidărie cu

dimensiunile exterioare similare dar cu structura internă a volumului și formei golurilor de aer

diferită. Astfel au fost realizate blocuri de zidărie cu goluri verticale rotunde și cu goluri verticale

dreptunghiulare, cu dimensiunile exterioare 375x250x190 (Lxlxh) mm.


67

În fig. 141 sunt prezentate valorile rezistenței la compresiune înregistrate în cazul blocurilor

de zidărie realizate cu goluri verticale rotunde și dreptunghiulare din beton cu 50% agregate din

știuleți de porumb și 10%, 20% și 30% cenușă zburătoare, iar în fig. 142 este reprezentată densitatea

acestora. În fig. 143 sunt prezentate valorile rezistenței la compresiune înregistrate în cazul

blocurilor de zidărie realizate cu goluri verticale rotunde și dreptunghiulare din beton cu 50%

agregate din tulpini de floarea soarelui și 10%, 20% și 30% cenușă zburătoare, iar în fig. 144 este

reprezentată densitatea acestora.

Fig. 141 Rezistența la compresiune a blocurilor

de zidărie cu goluri verticale rotunde și

dreptunghiulare, realizate din beton cu 50%

agregate din știuleți de porumb și 10%, 20% și

30% cenușă zburătoare [N/mm2]

Fig. 142 Densitatea blocurilor de zidărie cu

goluri verticale rotunde și dreptunghiulare,

realizate din beton cu 50% agregate din știuleți

de porumb și 10%, 20% și 30% cenușă

zburătoare [kg/m3]

BSCZ 50/10-GR, BSCZ 50/20-GR, BSCZ 50/30-GR – bloc de zidărie cu goluri verticale rotunde, realizate din beton

cu 50% agregate din știuleți de porumb și 10%, 20% și 30% cenușă zburătoare;

BSCZ 50/10-GD, BSCZ 50/20-GD, BSCZ 50/30-GD – bloc de zidărie cu goluri verticale dreptunghiulare, realizate din

beton cu 50% agregate din știuleți de porumb și 10%, 20% și 30% cenușă zburătoare.

BFSCZ 50/10-GR, BFSCZ 50/20-GR, BFSCZ 50/30-GR – bloc de zidărie cu goluri verticale rotunde, realizate din

beton cu 50% agregate din știuleți de porumb și 10%, 20% și 30% cenușă zburătoare;

BFSCZ 50/10-GD, BFSCZ 50/20-GD, BFSCZ 50/30-GD – bloc de zidărie cu goluri verticale dreptunghiulare,

realizate din beton cu 50% agregate din știuleți de porumb și 10%, 20% și 30% cenușă zburătoare.

Blocurile de zidărie cu goluri rotunde realizate din beton cu agregate din știuleți de porumb

și cenușă zburătoare au înregistrat valori ale rezistenței la compresiune mai mari de 5 N/mm2, cel

mai rezistent fiind cel cu 10% cenușă zburătoare. În cazul blocurilor cu goluri dreptunghiulare,

Fig. 143 Rezistența la compresiune a blocurilor

de zidărie cu goluri verticale rotunde și

dreptunghiulare, realizate din beton cu 50%

agregate din tulpini de floarea soarelui și 10%,

20% și 30% cenușă zburătoare [N/mm2]

Fig. 144 Densitatea blocurilor de zidărie cu

goluri verticale rotunde și dreptunghiulare,

realizate din beton cu 50% agregate din tulpini

de floarea soarelui și 10%, 20% și 30% cenușă

zburătoare [kg/m3]


68

volumul mai mare al acestor goluri a determinat scăderea rezistenței la compresiune cu circa 50-

60%, înregistrând valori sub 3 N/mm2. În ceea ce privește densitatea blocurilor de zidărie din beton

cu agregate din știuleți de porumb și cenușă zburătoare, se observă că cele realizate cu goluri

dreptunghiulare au o densitate mai scăzută cu circa 25% decât a celor cu goluri rotunde.

Blocurile de zidărie cu goluri rotunde realizate din beton cu agregate din tulpini de floarea

soarelui și cenușă zburătoare au înregistrat valori ale rezistenței la compresiune între 9,15 N/mm2

și 13 N/mm2, cel mai rezistent fiind cel cu 10% cenușă zburătoare. În cazul blocurilor cu goluri

dreptunghiulare, volumul mai mare al acestor goluri a determinat de asemenea scăderea rezistenței

la compresiune precum în cazul blocurilor de zidărie cu agregate din știuleți de porumb, dar într-o

măsură mai mică, cu circa 50%, înregistrând valori între 4,41 N/mm2 și 6,27 N/mm2. În ceea ce

privește densitatea, se observă că și blocurile de zidărie cu goluri dreptunghiulare din beton cu

agregate din tulpini de floarea soarelui și cenușă zburătoare au o densitate mai scăzută cu circa 25%

decât a celor cu goluri rotunde, precum în cazul celor cu agregate din știuleți de porumb.

CONCLUZII ȘI DISEMINAREA REZULTATELOR

Materialele de construcție pe bază de materiale sustenabile au proprietăți adecvate ce

îndeplinesc cerințele moderne de proiectare ale clădirilor, precum sustenabilitatea în construcții și

de întreținere, eficiență în operare și de reducere a amprentei de carbon. În timp ce soluția

agregatelor reciclate a fost deja studiată și aplicată mai peste tot în lume, alegerea unei variante de

agregate alternative cu caracter regenerant este la începuturile sale.

Ca materiale alternative, agregatele vegetale prezintă avantaje din punct de vedere al

sănătății, confortului și caracterului ecologic. Agregatele din plante sunt adecvate de a fi utilizate

în compoziția materialelor de construcție, avantajele acestora fiind în legătură cu procesarea lor

simplă ce contribuie la protecția mediului și reducerea poluării. Utilizarea în compoziția de beton a

agregatelor din plante precum știuleții de porumb și tulpinile de floarea soarelui reprezintă o soluție

pentru reducerea poluării provocată de însăși producerea acestuia. Aceste materii prime sunt

disponibile pe scară largă, sunt ușor regenerabile și conduc la reducerea costurilor finale ale

betonului. Betonul cu știuleți de porumb și tulpini de floarea soarelui reprezintă un material ce

combină conținutul de deșeu cu materiale cu emisii scăzute și disponibile la nivel local.


69

Prezentul studiu a implicat, într-o primă etapă, găsirea unei variante optime de tratare a

materialului vegetal în vederea reducerii capacității sale de absorbție a apei și creșterea

proprietăților mecanice ale betonului vegetal aferent. Rezultatele au arătat diferențe foarte mari între

betonul de referință și betonul cu agregate din știuleți de porumb netratate, dar proprietățile

mecanice s-au îmbunătățit semnificativ pe măsură ce granulele din știuleți de porumb au fost tratate

cu soluție de silicat de sodiu de concentrație 25% și apoi 40%.


de 50% cu agregate vegetale a condus la o scădere pregnantă comparativ cu betonul etalon. Pe de

altă parte, tratarea agregatelor vegetale cu varianta mai concentrată a soluției de silicat de sodiu a

condus la îmbunătățirea semnificativă a rezistenței betonului la compresiune comparativ cu

betonului cu agregate vegetale netratate. Analizând rezistența la compresiune comparativ cu

capacitatea de absorbție a apei a agregatelor implicate, reducerea capacității de absorbție a apei de

către agregatele vegetale a determinat creșterea rezistenței la compresiune, atât în cazul betonului

cu știuleți de porumb cât și în cazul celui cu tulpini de floarea soarelui.

În ceea ce privește betonul cu agregate vegetale de floarea soarelui, acesta a înregistrat

rezistențe la compresiune mult superioare celui cu știuleți, mai ales în variantele cu agregate

netratate (5,52 N/mm2) și tratate cu soluție mai slabă de silicat de sodiu (5,35 N/mm2), în ciuda unei

capacități de absorbție mai mari decât cea a știuleților de porumb. Acest fapt conduce la concluzia

că la obținerea unei rezistențe la compresiune mult crescute (de aproximativ 15 ori) a BFSN 50

comparativ cu BSN 50, a contribuit rezistența agregatelor vegetale în sine. În componența tulpinii

de floarea soarelui se regăsește scoarța ce prezintă o structură mai rigidă, mai lemnoasă și fibroasă,

cu caracteristici mecanice superioare știuleților de porumb.


de 50% cu agregate vegetale a condus la o scădere pregnantă comparativ cu betonul etalon. Pe de

altă parte, tratarea agregatelor vegetale cu varianta mai concentrată a soluției de silicat de sodiu a

condus la îmbunătățirea semnificativă a rezistenței betonului la compresiune comparativ cu

betonului cu agregate vegetale netratate.

A doua etapă a cercetării a presupus analiza efectului substituției agregatelor minerale

din compoziția betonului cu agregate vegetale, efectuându-se determinări ale densității, ale

rezistenței la compresiune și întindere, modulului de elasticitate, al durabilității la îngheț-dezgheț și

al conductivității termice. Au fost analizate o serie de rețete de microbeton realizate cu agregate din

știuleți de porumb (fără boabe), respectiv tulpină din floarea soarelui în mai multe procente: 20%,

35%, 50%, 65%, 80%, 100% din totalul volumului agregatelor din compoziție.


70

În a treia etapă, s-a încercat îmbunătățirea acestor compoziții de beton vegetal, cu

obiectivul obținerii unui material cu o conductivitate termice cât mai scăzută și cu un nivel adecvat

al rezistențelor mecanice. Pentru îmbunătățirea caracteristicilor menționate, s-a apelat la:

D. modificarea matricei de ciment prin utilizarea cenușii zburătoare ca înlocuitor al cimentului în

proporție de până la 30% din volumul acestuia din rețeta de beton etalon;

E. accelerarea reacției de hidratare a cimentului prin utilizarea soluției de silicat de sodiu de

concentrație 100% ca aditiv suplimentar, în proporție de 5% din volumul de liant, pe lângă

utilizarea unui aditiv de accelerare comercial pe bază de rhodanid

F. modificarea matricei de ciment prin utilizarea silicei ultrafine ca înlocuitor al cimentului în

proporție de 10% din volumul acestuia, concomitent cu accelerarea reacției de hidratare a

cimentului prin utilizarea soluției de silicat de sodiu de concentrație 100% ca aditiv

suplimentar, în proporție de 5% din volumul de liant, pe lângă utilizarea unui aditiv de

accelerare comercial pe bază de rhodanid, și formarea de goluri de aer în structura betonului

prin utilizarea unui aditiv antrenor de aer în proporție de 0,4% și 0,8% din volumul total de

liant.

Analizând comparativ densitatea betonului cu agregate din tulpini de floarea soarelui

și a celui cu agregate din știuleți din porumb se observă obținerea unor densități ușor mai

crescute în cazul primului tip de agregate, cu 1,3-5,2% în cazul înlocuirii agregatelor minerale

cu până la 80% agregate vegetale. În cazul variantelor compoziționale cu 100% agregate

vegetale, raportul de subordonare se inversează, betonul cu tulpini de floarea soarelui

înregistrând o densitate mai mică cca. 9% decât cel cu știuleți de porumb.

Utilizarea a 10% cenușă zburătoare și 50% agregate vegetale a condus la obținerea unei

densități mai mari cu 1,73% a betonului cu tulpini de floarea soarelui, comparativ cu cel cu știuleți

de porumb. Creșterea procentului de cenușă zburătoare la 30% a mărit diferența dintre cele două

tipuri de betoane vegetale la cca. 4%, iar utilizarea unui procent de 20% cenușă zburătoare, la

obținerea unei diferențe de cca. 7%. Diferența de densitate dintre cele două variante de beton vegetal

cu 50% procent de înlocuire a agregatelor, fără cenușă zburătoare, a fost de cca. 5%, cel mai ușor

fiind în continuare cel cu știuleți de porumb. În concluzie, betonul cu 50% agregate din știuleți de

porumb a obținut densitățile cele mai mici, între 1638 și 1733 kg/m3.

Adiția de silicat de sodiu a determinat reducerea diferenței de densitate dintre cele două

variante, până la nivelul de nesemnificativ, în cazul unui procent de înlocuire de 50% (de la

cca.5% la 0,2%). În cazul înlocuirii agregatelor minerale cu 20% și 80%, adiția de s ilicat de

sodiu a avut influență nesemnificativă, diferența de densitate dintre cele două variante de

agregate rămânând aproximativ la fel, la cca. 1%, respectiv, 2%, densitatea mai mică fiind

înregistrată de betoanele cu știuleți de porumb.


71

Densitatea betonului cu știuleți de porumb, respectiv cu tulpină de floarea soarelui,

măsurată la 28 de zile de la turnare, a scăzut pe măsura creșterii ponderii materialului vegetal

în compoziție. Betonul ușor poate fi obținut cu un procentaj mai mare de 50% al materiei

vegetale.

În general, compozițiile de beton realizate cu agregate din tulpini de floarea soarelui au

înregistrat densități mai mari decât cele cu agregate din știuleți de porumb.

Conform Normativului privind producerea betoanelor ușoare C155-2013, betoanele cu

agregate ușoare se pot clasifica după masa lor volumică. În urma cercetării experimentale au rezultat

2 compoziții de beton de izolație de clasă D1,0 (cu masa între 800 și 1000 kg/m3), 4 compoziții de

beton de clasă D1,4 (cu masa între 1200 și 1400 kg/m3), 3 compoziții de beton de clasă D1,6 (cu

masa între 1400 și 1600 kg/m3), 13 compoziții de beton de clasă D1,6 (cu masa între 1600 și 1800

kg/m3) și 9 compoziții de beton de clasă D2,0 (cu masa între 1800 și 2000 kg/m3),

Agregatele din tulpini de floarea soarelui au determinat obținerea unor valori mai mari ale

rezistenței la compresiune. Dintre variantele aplicate ca substituenți ai cimentului sau ca aditivi,

cele mai bune rezultate, sub raportul densitate-rezistență la compresiune, au fost obținute în cazul

utilizării cenușii zburătoare în compoziția de beton cu 50% agregate din tulpini de floarea soarelui,

dar și a combinației silicat de sodiu + silice ultrafină + 0,4% antrenor de aer, îmbunătățind

performanțele înregistrate de compozițiile de beton doar cu agregate vegetale. Silicatul de sodiu

utilizat ca aditiv a avut efect pozitiv asupra betoanelor cu agregate din tulpini de floarea soarelui,

dar nu și asupra betoanelor cu agregate din știuleți de porumb.

Din punct de vedere al rezistenței la întindere prin despicare, o influență pozitivă a avut-o

înlocuirea a 10% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în compozițiile cu 20% și 50%

agregate din știuleți de porumb, iar în cazul betonului cu 50% agregate din tulpini de floarea soarelui

au fost obținute îmbunătățiri ale acestui parametru chiar și în cazul utilizării unei rate de substituție

a cimentului cu cenușă zburătoare de 30%. Silicatul de sodiu utilizat ca aditiv a avut efecte pozitive

asupra compozițiilor de betoncu 50% și 80% agregate din știuleți de porumb. Un efect de

îmbunătățire a rezistenței la întindere prin despicare a fost obținut și în cazul utilizării concomitente

a silicatului de sodiu, silicei ultrafine și a aditivului antrenor de aer în compoziția de beton cu 50%

agregate din știuleți de porumb sau tulpini de floarea soarelui.

Din punct de vedere al durabilității la cicluri repetate de îngheț-dezgheț, o influență pozitivă

asupra performanțelor betoanelor doar cu agregate vegetale și minerale l-a avut înlocuirea a 10%

din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în compoziția de beton cu 50% agregate din știuleți de

porumb și înlocuirea cu până la 30% din volumul de ciment cu cenușă zburătoare în compozițiile

de beton cu 20% și 50% agregate din tulpini de floarea soarelui. Un efect pozitiv a avut și utilizarea


72

silicatului de sodiu ca aditiv în betonul cu 50% agregate din știuleți de porumb, cât și utilizarea

concomitentă a silicatului de sodiu, silicei ultrafine și a aditivului antrenor de aer.

Conform C155-2013, betoanele cu agregate ușoare se clasifică, în funcție de valoarea

conductivității lor termice în următoarele clase: CT24, CT29, CT40, CT55, CT78 și CT105.

Betoanele ce fac parte din clasa de conductivitate termică CT24 sunt betoane de izolație, cele din

clasele CT29, CT40 și CT55 sunt betoane de izolație și rezistență, iar cele din CT78 și CT105 sunt

betoane de rezistență. Majoritatea compozițiilor de beton dezvoltate în această cercetare fac parte

din categoria de Beton de izolație și de rezistență. Compozițiile cu 65% și 80% agregate vegetale

și cele cu 50% agregate vegetale și aditiv antrenor de aer fac parte din clasa de conductivitate

termică CT40, compozițiile cu 100% agregate vegetale din clasa CT24, iar restul betoanelor

vegetale si încadrează în clasa CT55.

Ca exemplu de aplicație a betoanelor vegetale dezvoltate și prezentate în această cercetare,

au fost realizate blocuri de zidărie cu goluri de aer.

Blocurile de zidărie cu goluri rotunde realizate din beton cu agregate din știuleți de porumb

și cenușă zburătoare au înregistrat valori ale rezistenței la compresiune mai mari de 5 N/mm2, cel

mai rezistent fiind cel cu 10% cenușă zburătoare. În cazul blocurilor cu goluri dreptunghiulare,

volumul mai mare al acestor goluri a determinat scăderea rezistenței la compresiune cu circa 50-

60%, înregistrând valori sub 3 N/mm2. În ceea ce privește densitatea blocurilor de zidărie din beton

cu agregate din știuleți de porumb și cenușă zburătoare, se observă că cele realizate cu goluri

dreptunghiulare au o densitate mai scăzută cu circa 25% decât a celor cu goluri rotunde.

Blocurile de zidărie cu goluri rotunde realizate din beton cu agregate din tulpini de floarea

soarelui și cenușă zburătoare au înregistrat valori ale rezistenței la compresiune între 9,15 N/mm2

și 13 N/mm2, cel mai rezistent fiind cel cu 10% cenușă zburătoare. În cazul blocurilor cu goluri

dreptunghiulare, volumul mai mare al acestor goluri a determinat de asemenea scăderea rezistenței

la compresiune precum în cazul blocurilor de zidărie cu agregate din știuleți de porumb, dar într-o

măsură mai mică, cu circa 50%, înregistrând valori între 4,41 N/mm2 și 6,27 N/mm2. În ceea ce

privește densitatea, se observă că și blocurile de zidărie cu goluri dreptunghiulare din beton cu

agregate din tulpini de floarea soarelui și cenușă zburătoare au o densitate mai scăzută cu circa 25%

decât a celor cu goluri rotunde, precum în cazul celor cu agregate din știuleți de porumb.

Majoritatea compozițiilor de beton vegetal dezvoltate în cadrul prezentei cercetări intră în

categoria Beton ușor de izolație și rezistență, conform Normativului privind producerea betoanelor

ușoare C155-2013. Potrivit aceluiași normativ, acest tip de betoane pot fi utilizate în realizarea

elementelor de închidere (armate sau nearmate), a elementelor înlocuitoare a cărămizilor, a

panourilor de pereți pentru clădiri cu destinație civilă, agroozootehnică sau industrială, a fâșiilor de


73

pereți despărțitori, a parapeților, a umpluturii planșeelor din grinzi prefabricate sau pentru realizarea

suprabetonării monolite. Betoanele care fac parte din categoria Beton ușor de izolație pot fi utilizate

în realizarea șapelor sau a tencuielilor termoizolante. În cadrul acestei cercetări au fost obținute

două rețete de beton ușor de izolație, prin înlocuirea totală a agregatelor minerale cu agregate din

știuleți de porumb sau din tulpini de floarea soarelui.

Contribuțiile personale aduse prin această lucrare au fost următoarele:

▪ sistematizarea informațiilor în legătură cu impactul producerii betonului asupra mediului

înconjurător;

▪ structurarea soluțiilor posibile de transformare a betonului într-un produs mai ecologic;

▪ prezentarea variantelor prin care betonul poate fi îmbunătățit prin prisma scăderii

conductivității sale termice prin utilizarea de adaosuri naturale de origine animală și vegetală,

dând materialului un caracter mai ecologic;

▪ sistematizarea informațiilor legate de utilizarea plantelor în compoziția materialelor de

construcție, cu accent pe știuleții de porumb și tulpinile de floarea soarelui;

▪ dezvoltarea unei variante optime de tratare a agregatelor de știuleți de porumb și a celor din

tulpini de floarea soarelui, pentru a putea fi utilizate mai eficient în compoziția betonului;

▪ analiza experimentală a densității și proprietăților mecanice a compozițiilor de beton

dezvoltate;

▪ realizarea unui dispozitiv special pentru determinarea conductivității termice a betoanelor cu

masă volumică redusă, conform principiului prevăzut în standardele în vigoare;

▪ studierea conductivității termice a betonului cu diverse procente de material vegetal și diverse

adaosuri;

▪ analiza caracterului elastic al compozițiilor de beton cu agregate cu știuleți de porumb și tulpini

de floarea soarelui;

▪ cercetarea experimentală a durabilității betoanelor vegetale dezvoltate la cicluri repetate de

îngheț-dezgheț;

▪ realizarea mai multor variante de beton ecologic cu conductivitate termică mai scăzută decât a

betonului convențional, ce pot fi folosite ca material de izolație și rezistență în realizarea

închiderilor pentru clădiri sau ca material de izolație în realizarea șapelor și tencuielilor;

▪ realizarea a două modele de blocuri de zidărie ca exemplu practic de utilizare a betoanelor

vegetale dezvoltate în cadrul acestei lucrări și analiza comportării lor sub efectul forțelor de

compresiune.

Noțiunile teoretice ce au stat la baza cercetării experimentale din această lucrare și

rezultatele obținute au fost diseminate în mediul academic și de cercetare prin intermediul publicării

de articole științifice și participarea la conferințe științifice naționale și internaționale. Astfel au fost


74

realizate un număr de 24 articole ce au fost publicate în reviste cotate BDI, în reviste indexate ISI,

în reviste cu factor de impact ISI și prezentate la conferințe naționale și internaționale, și un capitol

de carte cu ISBN internațional. Dintre acestea, se evidențiază publicarea a două articole în reviste

științifice de specialitate din zona Q1 și a unui articol într-o revistă științifică din zona Q3.

BIBLIOGRAFIE

1. Ali, N., Jaffar, A., Anwer, M, Alwi, S.K.K., Anjum, M.N., Ali, N., Raja, M.R., Hussain, A. & Ming, X., 2015.

The Greenhouse Gas Emissions Produced by Cement Production and Its Impact on Environment: A Review of

Global Cement Processing. International Journal of Research (IJR), 2(2):488.

(http://internationaljournalofresearch.org )

2. Amziane, S., Sonebi, M., 2016. Overview on Biobased Building Material made with plant aggregate. RILEM

Technical Letters. 1, 31-38. https://doi.org/10.21809/rilemtechlett.2016.9.

3. Anwar, M., & Roushdi, M., 2013. Improved concrete properties to resist the saline water using environmental

by‑product. Water Science, 27(54), 30–38. https ://doi.org/10.1016/j.wsj.2013.12.003.

4. Asdrubali, F., 2007. Green and sustainable materials for noise control in buildings, 19th International Congress

on Acoustics, Spain, 2007, PACS: 43.55.Ev, 2007.

5. Ashour, A., Amer, M., Marzouk, A., Shimizu, K., Kondo, R., El-Sharkawy, S., 2013. Corncobs as a Potential

Source of Functional Chemicals, Molecules, 18, 13823-13830.

6. Bhutta, M. A. R., Hasanah, N., Farhayu, N., Hussin, M.W., Tahir, M. bin M. & Mirza, J., 2013. Properties of

porous concrete from waste crushed concrete (recycled aggregate). Construction and Building Materials, 47:1243-

1248.

7. C155-2013, Normative on the Production of Lightweight Concrete.

8. Campbell, B.A., 2014. Aggregate Resource Extraction: Examining Environmental Impacts on Optimal Extraction

and Reclamation Strategies, Thesis of Master of Science in Agricultural and Resource Economics, Department of

Resource Economics and Environmental Sociology, University of Alberta.

9. Chabannes, M., Nozahic, V., Amziane, S., 2015. Design and multi-physical properties of a new insulating

concrete using sunflower stem aggregates and eco-friendly binders, Materials and Structures 48:1815–1829, DOI

10.1617/s11527-014-0276-9.

10. Chabriac, P.A., Gourdon, E., Gle, P., Fabbri, A., Lenormand, H., 2016. Agricultural by-products for building

insulation: Acoustical characterization and modeling to predict micro-structural parameters, Construction and

Building Materials 112:158–167.

11. Chousidis, N., Rakanta, E., Ioannou, I., Batis, G., 2015. Mechanical properties and durability performance of

reinforced concrete containing fly ash, Construction and Building Materials, 101:810–817.

12. Damtoft, J. S., Lukasik, J., Herfort, D., Sorrentino, D., & Gartner, E. M., 2008. Sustainable development and

climate change initiatives. Cement and Concrete Research, 38(2):115–127.

https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.09.008 .

13. Des King., 2012. The effect of silica fume on the properties of concrete as defined in concrete society report 74

Cementitious Materials. In 37th conference on our world in concrete and structures, 29–31 August 2012,

Singapore. www.cipre mier.com/10003 7011. (accesat 28 Septembrie 2018).

14. EEA (European Environment Agency), 2008. Effectiveness of environmental taxes and charges for managing

sand, gravel and rock extraction in selected EU countries, EEA Report, No 2, Copenhagen. 64 pp., ISBN 978-92-

9167-267-7, ISSN 1725-9177. https://doi.org/10.2800/35981 (accesat 10 Octombrie 2018).

15. Estifanos, S., Degefa, A., 2012. Assessing the effect of cement dust emission on the physicochemical nature of

soil around messebo area, Tigray, North Ehopia, International Journal of Economic and Environmental Geology,

3(2):12-20.

http://internationaljournalofresearch.org/

https://doi.org/10.21809/rilemtechlett.2016.9

https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.09.008

https://doi.org/10.2800/35981


75

16. Farias, R.D., García, C.M., Cotes Palomino, T., Andreola, F., Lancellotti, I., Barbieri, L., 2017. Valorization of

agro-industrial wastes in lightweight aggregates for agronomic use: preliminary study. Environmental Engineering

and Management Journal. 16 (8):1691-1699.

17. Faustino, J., Silva, E., Pinto, J., Soares, E., Cunha, V.M.C.F., Soares, S., 2015. Lightweight concrete masonry

units based on processed granulate of corn cob as aggregate, Materiales de Construcción, 65(318):e055,

http://dx.doi.org/10.3989/mc.2015.04514.

18. Glazer, B., Graber, C., Roose, C., Syrett, P., Youssef, C., 2011. Fly ash in concrete, The Perkins+Will Team

Publisher.

19. Grant, A., 2017. Estimating the Marginal Effect of Pits and Quarries on Rural Residential Property Values in

Wellington County, Ontario: A Hedonic Approach. Thesis for the degree of Master of Science in Program Food,

Agricultural and Resource Economics, Advisor: Dr. Brady Deaton, University of Guelph, Ontario, Canada. 84 pp.

http://hdl.handle.net/10214/10903.

20. Harbulakova, V.O., Estokova, A., Luptakova, A., Korenova, S., 2014. Study of durability of fibrous cement based

materials exposed to microorganisms, The 9th International Conference ”Environmental Engineering”, 22–23

May 2014, Vilnius, Lithuania, disponibil online: http://enviro.vgtu.lt;

21. Hicks, L., 2008. Aggregates supply in England: Issues for planning. British Geological Survey Open Report.

OR/08/059, 24 pp.

22. Ingrao, C., Giudice, A. L., Bacenetti, J., Tricase, C., Dotelli, G. Fiala, M., Siracusa, V. & Mbohwa, C., 2015.

Energy and environmental assessment of industrial hemp for building applications: A review. Renewable and

Sustainable Energy Reviews, 51:29–42.

23. Jianqiang, W., Siwei M., D’Shawn, G.T., 2016. Correlation between hydration of cement and durability of natural

fiber-reinforced cement composites, Corrosion Science 106 (2016) 1–15.

24. Johnson, C.D., 2010. Fiber-reinforced cements and concretes, Taylor & Francis Library.

25. Kubba, S., 2012. Handbook of green building design and construction: LEED, BREEAM, and Green Globes.

Butterworth-Heinemann Ed..

26. Langer, W.H., Arbogast, B.F., 2002. Environmental Impacts of Mining Natural Aggregate. In: Fabbri A.G., Gaál

G., McCammon R.B. (eds) Deposit and Geoenvironmental Models for Resource Exploitation and Environmental

Security. Nato Science Partnership Subseries 2, Springer Dordrecht, ASEN2 (80). https://doi.org/10.1007/978-

94-010-0303-2_8.

27. Langer, W.H., Drew, L.J., Sachs, J.S., 2004. Aggregate and the environment. American Geological Institute

Environmental Awareness Series. American Geological Institute, Silver Spring, MD. 8, 64 pag.

28. Leff, B., Ramankutty, N., Foley, J.A., 2004. Geographic distribution of major crops across the world. Global

Biogeochemical Cycles. 18(1). https://doi.org/10.1029/2003GB002108.

29. Mati-Baouche, N., De Baynast H., Lebert A., Sun S., Lopez-Mingo C.J.S., Leclaire P., Michaud P., 2014.

Mechanical, thermal and acoustical characterization of an insulating bio-based composite made from sunflower

stalks particles and chitosan, Industrial Crops and Products 58:244-250.

30. Mehraj, S.S., Bhat, G.A., 2013. Cement factories, air pollution and consequences, Marsland Press, New York.

31. Mo, K.H., Alengaram, U.J., Jumaat, M.Z., Yap, S.P. & Lee, S.C., 2016. Green concrete partially comprised of

farming waste residues: a review. Journal of Cleaner Production, 117:122-138.

32. NE012-1: 2007, Practice Code for Execution of Concrete Works, Reinforced Concrete and Prestressed Concrete.

Part 1: Concrete Production.

33. Njeumen Nkayema, D.E., Mbey, J.A., Kenne Diffo, B.B., Njopwouo D., 2016. Preliminary study on the use of

corn cob as pore forming agent in lightweight clay bricks: Physical and mechanical features, Journal of Building

Engineering, 5:254–259.

34. Nozahic, V., Amziane, S., 2012. Influence of sunflower aggregates surface treatments on physical properties and

adhesion with a mineral binder, Composites: Part A 43:1837–1849.

35. Nozahic, V., Amziane, S., Torrent, G., Saïdi, K., De Baynast, H., 2012. Design of green concrete made of plant-

derived aggregates and a pumice–lime binder, Cement & Concrete Composites 34:231–241.

36. OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development), 2018. Crop production (indicator).

https://doi.org/10.1787/49a4e677-en.

37. Olivier, J.G.J., Janssens-Maenhout, G., Muntean, M. & Peters, J.A.H.W., 2016. Trends in global CO2 emissions.

2016 Report. The Hague: PBL Netherlands Environmental Assessment Agency; Ispra: European Commission,

Joint Research Centre. http://edgar.jrc.ec.europa.eu or http://www.pbl.nl/en/trendsin-global-co2- emissions.

http://dx.doi.org/10.3989/mc.2015.04514

http://hdl.handle.net/10214/10903

http://enviro.vgtu.lt/

https://doi.org/10.1007/978-94-010-0303-2_8

https://doi.org/10.1007/978-94-010-0303-2_8

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Leff%2C+Billie

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Ramankutty%2C+Navin

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/action/doSearch?ContribAuthorStored=Foley%2C+Jonathan+A

https://doi.org/10.1029/2003GB002108

https://doi.org/10.1787/49a4e677-en


76

38. Oluseye Ogunkunle C., Ojo Fatoba P., 2014. Contamination and spatial distribution surrounding a mega cement

factory, Atmospheric Pollution Research, 5:270–282.

39. Paiva, A., Pereira, S., Sá A., Cruza, D., Varum, H., Pinto, J., 2012. A contribution to the thermal insulation

performance characterization of corncob particleboards, Energy and Buildings 45, 274–279.

40. Parlamentul European, Consiliul European, 2013. Decision No 1386/2013/EU on a General Union Environment

Action Programme to 2020 ‘Living well, within the limits of our planet’, Official Journal of the European Union,

L 354, 28.12.2013. 171–200. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32013D1386

(accesat 10 Octombrie 2018).

41. Pinto, J., Cruz, D., Paiva, A., Pereira, S., Tavares, P., Fernandes, L., Varum, H., 2012a. Characterization of corn

cob as a possible raw building material, Construction and Building Materials, 34:28–33.

42. Pinto, J., Vieira, B., Pereira, H., Jacinto, C., Vilela, P., Paiva, A., Pereira, S., Cunha, V.M.C.F., Varum, H., 2012b.

Corn cob lightweight concrete for non-structural applications, Construction and Building Materials, 34:346–351.

43. Salas, D.A., Ramirez, A.D., Rodríguez, C.R., Petroche, D.M., Boero, A.J. & Duque, J., 2016. Rivera

Environmental impacts, life cycle assessment and potential improvement measures for cement production: a

literature review. Journal of Cleaner Production, 113:114-122.

44. Saxena, M., Pappu, A., Sharma, A., Haque, R., Wankhede, S., 2011. Composite Materials from Natural Resources:

Recent Trends and Future Potentials, CSIR- Advanced Materials and Processes Research Institute, published in

"Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials", book edited by Pavla

Tesinova, ISBN 978-953-307-449-8, disponibil online: www.intechopen.com

45. Shaikh, F.U.A., Supit, S.W.M., 2015. Compressive strength and durability properties of high volume fly ash

(HVFA) concretes containing ultrafine fly ash (UFFA), Construction and Building Materials, 82:192-205.

46. Sijakova-Ivanova, T., Panov, Z., Blazev, K., Zajkova-Paneva, V., 2011. Investigation of fly ash heavy metals

content and physico chemical properties from thermal power plant, Republic of Macedonia, International Journal

of Engineering Science and Technology, 3(12).

47. Smołka-Danielowska, D., 2006. Heavy Metals in Fly Ash from a Coal-Fired Power Station in Poland, Polish

Journal of Environmental Studies., 15(6):943-946.

48. SR EN 12350-6:2010: Testing fresh concrete, Part 6: Density.

49. SR EN 12390-3:2009/AC:2011: Testing hardened concrete, Part 3: Compressive strength of test specimens.

50. SR EN 12390-5:2009: Testing hardened concrete, Part 5: Flexural strength of test specimens.

51. SR EN 12390-6:2010: Testing hardened concrete, Part 6: Split tensile strength of test specimens.

52. SR EN 12390-7/AC:2006: Testing hardened concrete, Part 7: Density of hardened concrete.

53. SR EN 12667:2009 privind Performanța termică a materialelor și produselor de construcție. Determinarea

rezistenței termice prin metoda plăcii calde gardate și prin metoda cu termofluxmetru. Produse cu rezistență

termică mare și medie.

54. SR EN 13412:2007 privind determinarea modulului de elasticitate la compresiune.

55. SR EN 3518:2009, privind determinarea rezistenței la îngheț-dezgheț prin măsurarea variației rezistenței la

compresiune și/sau modulului de elasticitate dinamic relativ.

56. Štirmer, N., Milovanović, B., Sokol, J.M., 2014. Cement Composites reinforced with sheep`s wool. Proceedings

of the International Symposium on Eco-Crete / Wallevik, Olafur H. ; Bager, Dirch H.; Hjartarson, Bjorn ;

Wallevik, Jon E. (ed). - Reykjavik : ICI Rheocenter, 271-278.

57. Sua-iam, G., Makul, N., 2015. Rheological and mechanical properties of cement–fly ash self-consolidating

concrete incorporating high volumes of alumina-based material as fine aggregate, Construction and Building

Materials, 95:736–747.

58. Teixeira, E.R., Mateus, R., Camõesn, A.F., Bragança, B.F.G., 2016. Comparative environmental life-cycle

analysis of concretes using biomass and coal fly ashes as partial cement replacement material. Journal of Cleaner

Production, 112:2221-2230.

59. USDA (United States Department of Agriculture), USDA Foreign Agricultural Service, 2018. World Agricultural

Production. Circular Series WAP 11-18, 26 pag. https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/production.pdf

(accesat 11 Noiembrie 2018).

60. Verma, C., Madan, S., Hussain, A., 2016. Heavy metal contamination of groundwater due to fly ash disposal of

coal-fred thermal power plant, Parichha, Jhansi, India, Cogent Engineering, 3:1179243.

61. Wei, J., Meyer, C., 2015. Degradation mechanisms of natural fiber in the matrix of cement composites, Cement

and Concrete Research 73:1-16.

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32013D1386

https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/production.pdf

Documents

Contribuții privind optimizarea higrotermică a betonului ... Teza de... · , sunt discutate diverse metode de ecologizare ale betonului, cu accent asupra ecologizării prin substituția