Materiale şi tehnologii moderne

Statistică:

Autostrăzi – 350 km (505); DN – 16690 km (19 %); DJ – 35374 (42,8%); DC – 31639 (37,8%);

Total: 83703 km de drumuri publice;

Străzi oraşe 22328 km; Străzi comune 97660 km;

Îmbrăcăminţi drumuri publice:

Îmbrăcăminte modernă 26791 km (beton asfaltic, bituminoase, pavaje); Îmbrăcăminte uşoară 21949 km (îmbrăcăminţi bituminoase, ,(26,2%); Pietruite şi din pământ 34963 km (41,8%);

Starea tehnică:

Depăşită 47,8% pentru îmbrăcăminţi moderne; Depăşită 56,2% pentru îmbrăcăminţi uşoare;

Transporturile pe drumuri:

78% din mărfuri; 70% din călători; 52% din parcursul călătorilor; 71% din parcursul mărfurilor;

Densitatea drumurilor:

România 0,85 km/km2; U.E 1,5...2,0 km/km2;

Viabilitate:

Bună 34%; Mediocră 16%; Rea 36%; Foarte rea 14%;

Îmbrăcăminţi pe DN şi DJ:

Bituminoase 44%; Bituminoase uşoare 16%; Betoane de ciment 3%; Pavaje de piatră 1%; Pietruite 30%; Pământ 5%;

Strategia europeană de transport durabil stipulează următoarele: O politică de transport sustenabilă ar trebui să facă faţă intensităţii traficului şi nivelelor de congestie

crescândă, zgomotului şi poluării, folosirea mijloacelor de transport mai puţin agresive faţă de mediu şi internaţionalizarea costurilor sociale şi ambientale.

Un accent deosebit se pune pe necesitatea realizării unei urmăriri riguroase a comportamentului ambiental a se a segmentului de traseu prin consolidarea sistemului de urmărire şi prin stabilirea unor obiective cuantificabile la strategia de transformare, modernizare şi extindere a drumurilor.

Eforturile deosebite ale guvernului în scopul demarării unor ample programe de dezvoltare a structurilor rutiere (construire de autostrăzi şi variante de ocolire a aglomeraţiei urbane, modernizarea drumurilor pietruite şi de pământ, reabilitarea drumurilor moderne.

La aceasta se adaugă o posibilitate de întreţinere a drumurilor care necesită o cantitate importantă de resurse

materiale, financiare şi umane, ştiut fiind faptul că un drum trebuie întreţinut din prima zi de exploatare.

푃 = (푑퐷) ∗ 100[%]formulaluiTalbot

d – dimensiunea ciurului prin care trece o anumită cantitate de material; D – dimensiunea maximă a granulelor din materialul respectiv; n= 0,35...0,5;

Încadrarea rocilor în clase:

Caracteristica Clasa rocii A B C D E

Porozitatea aparentă la presiune normală % max 3 5 8 10 10 Rezistenţa la compresiune, în stare uscată N/mm2,min 150 130 120 100 80

Uzura L.A pe sort 40-63% max 18 20 22 25 30 Coeficient de calitate min 10 9 8 7 6

Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ 3 25

3 25

3 25

3 25

3 25

퐶 =40푈 ;

퐶 − 푐표푒푓푖푐푖푒푛푡푑푒푐푎푙푐푢푙;

푈 − 푢푧푢푟푎푐푢푑푒푣푎푙;

푑 < 푑 − 푐표푛푑푖푡푖푎푑푒푓푖푙푡푟푢푖푛푣푒푟푠;

푑− 푑푖푎푚푒푡푟푢푙푐푖푢푟푢푙푢푖푠푎푢푙푎푡푢푟푎푠푖푡푒푖푝푟푖푛푐푎푟푒푡푟푒푐푒15%푑푖푛푚푎푡푒푟푖푎푙푢푙푔푟푎푛푢푙푎푟푓표푙표푠푖푡푐푎푓푖푙푡푟푢.

푑 − 푑푖푎푚푒푡푟푢푙푐푖푢푟푢푙푢푖푠푎푢푙푎푡푢푟푎푠푖푡푒푖푝푟푖푛푐푎푟푒푡푟푒푐푒85%푑푖푛푝푎푚푎푛푡푑푖푛푧표푛푎푑푟푒푛푢푙푢푖.

Rezistenţa la uzură cu Los Angeles:

푅 =푚 −푚푚 ∗ 100(%);

푚 −푚푎푠푎푖푛푖푡푖푎푙푎;

푚 −푚푎푠푎푚푎푡푒푟푖푎푙푢푙푢푖푟푎푚푎푠푝푒푠푖푡푎;

푐푟푖푏푙푢푟푖16%;

Rezistenţa la sfărâmare:

푅 =푚푚

∗ 100(%);

m – masa materialului supus la încercări; m1 – masa materialului rămas pe sita de 10; Materialul este introdus într-un cilindru iar asupra cilindrului acţionează o forţă de circa 400kN. Rezistenţa la şoc:

푅 =푚푚 ∗ 100(%);

Se realizează cu aparatul Foppl.

m – masa materialului supus încercării;

m1 – masa materialului rămas pe sita de 10;

Încercarea se face prin lovire. În cilindru se introduce o cantitate de material asupra căreia acţionează un piston care este lovit de un ciocan care cade de la o anumită înălţime (So). Se dau 20 de lovituri.

Gelivitatea:

Agreagatele neprelucrate trebuie să aibă pierderi de maxim 10%. În cazul supunerii acestora la minim 25 de cicluri de îngheţ – dezgheţ.

Ciclul îngheţ – dezgheţ se face la -17 ̊ ,20 ̊ C. Întâi roca se saturează cu apă, apoi se îngheaţă la -17 ̊ C timp de 4 ore şi apoi se dezgheaţă până la 20 ̊ C timp de 4 ore.

Filerul

Condiţii pe care trebuie să le respecte:

Fineţe de măcinare – cu aparatul Bleine – trece prin sita 0,03, 85% din material; Să nu reacţioneze cu bitumul; Să nu fie poros, ca să nu absoarbă bitum; Se foloseşte la asfaltul turnat sauu cel modoficat; Să nu absoarbă selectiv anumiţi componenţi din bitum; Să aibă o fineţe de măcinare corespunzătoare;

Materiale folosite ca filer:

Calcar (măcinare roci calcaroase); Ciment; Pudretă de cauciuc; Cenuşă de termocentrală de electrofiltru;

Deşeurile de la fabricile de îngrăşăminte (sulfaţi); Praful de la electrofiltru de la prepararea mixturii

asfaltice; Praful de carbune;

Suprafaţa specifică a filerului se determină cu aparatul Bleine.

푆 =퐾휑∗

휀(1 − 휀) ∗

푡휂

[푐푚 /푔]

휂 − 푣푎푠푐표푧푖푡푎푡푒푎푙푎푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푎푑푒푙푢푐푟푢푎푎푒푟푢푙푢푖푁푚 ;

휀 − 푝표푟표푧푖푡푎푡푒푎푓푖푙푒푟푢푙푢푖푡푎푠푎푡;

휑 − 푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푓푖푙푒푟푢푙푢푖푔푐푚 ;

퐾 − 푐표푛푠푡푎푛푡푎푎푝푎푟푎푡푢푙푢푖;

푡 − 푡푖푚푝푢푙푖푛푠푒푐푢푛푑푒푑푒푙푎2 − 3;

Împiedică îmbătrânirea bitumului.

Filerul absoarbe o cantitate mare de uleiuri pe care le lasă în timp.

Rol negativ – dacă nu e dozat corespunzător – cantitatea mare duce la o mixtură greu lucrabilă.

Lianţii puzzolanici: Materiale naturale şi artificiale care prezintă

activităţi hidraulice în prezenţa apei şi ale unui activator.

Sunt formaţi din: cenuşi, zguri, tufuri vulcanice. Lianţii puzzolanici pot fi: 1. Artificiali:

a. Cenuşi de termicentrală: Alumino-silicoase; Silico-aluminoase; Sulfocalcice; Calcice;

b. Zguri de furnal înalt: Zgură granulată; Zgură granulată măcinată;

c. Lianţi cu fosfogips: Cu cenuşă de termocentrală-var; Cu zgură granulată-sodă;

2. Naturali: a. Roci piroclasice:

Tufuri vulcanice; Curgeri de lave; Piatră ponce; Scorii. Etc;

În procesul de stabilizare a agregatelor se folosesc cenuşile de termocentrală, zgura granulată, tufurile vulcanice şi mai rar lianţii cu fosfogips.

Coeficientul de hidraulicitate pentru zgura granulată ∝= 10 푆푃 → 20

S – suprafaţa specifică a granulelot de zgură < 0,08;

P – procentul (fracţiuni) granule mai mici de 0,08 după ce zgura a fost măcinată în mori cu bile.

∝> 60 => 푝푒푛푡푟푢푐푒푛푢ș푖 ∝∈ (0,1,5)

∝> 1,5푐푒푛푢șă푓표푟푡푒푎푐푡푖푣ă

A – rezistenţa la compresiune a apruvetelor cilindrice preparate dintr-un amestec de 30% liant puzzolanic (cenuşă de termocentrală ) şi 10% ciment sau var.

B – rezistenţa la compresiune la 7 sau 28 de yile, amestecul este 90% nisip şi 10% var sau ciment.

Lianţii puzolanici menifestă proprietăţi liante în prezenţa activantului în timp. Acest fapt conduce la obţinerea unor caracteristici mecanice sporite. Experimentele efectuate în laborator pe amestecuri au condus la obţinerea unei curbe de evoluţie a caracteristicilor mecanice în funcţie de vârsta epruvetelor, s-au stabilit şi relaţii de calcul.

Rezistenţa la compresiune:

푅 = 푅푡

푡 + 휏

푅 − 푟푒푧푖푠푡푒푛푡푎푓푖푛푎푙푎푁/푚푚 푅 − 푟푒푧푖푠푡푒푛푡푎푑푒푡푒푟푚푖푛푎푡푎푙푎표푎푛푢푚푖푡푎푣푎푟푠푡푎푡푁/푚푚 푡 − 푡푖푚푝푢푙푙푎푐푎푟푒푠푒푑푒푡푒푟푚푖푛푎푅푖푛푧푖푙푒 휏 − 푡푖푚푝푢푙푛푒푐푒푠푎푟푝푒푛푡푟푢푎푡푖푛푔푒푟푒푎푟푒푧푖푠푡푒푛푡푒푖푓푖푛푎푙푒, 푖푛푧푖푙푒.

Dacă det. Rezistentă la compresiune la 2 vârste t1 şi t2 se poate obţine un sistem de 2 ecuaţii cu 2 necunoscute şi se poate determina R final respectiv 휏 final.

푅 >푡 − 푡푡푅 − 푡

푅ș푖휏 =

푅 − 푅푅푡 − 푅

푡

Tufurile vulcanice pot fi: riolitice, dacitice şi andezitice

Lianţi hidrocarbonaţi: Componenţi principali ai bitumului:

Uleiuri –care dau mobilitatea; Răşini - stabilitate; Asfalturile – elasticitate; Acizi asfaltogenici – adezivitate;

Uleiurile asigură mobilitate, 40% - 60% din bitum.

Proprietăţile bitumului:

1. Consistenţa bitumului cu ajutorul penetraţiei. Penetraţia se stabileşte la 25 ̊ C. În funcţie de penetraţie bitumul de drumuri este de 6 tipuri. Penetraţia este influenţată de temperatura la

care se face încercarea. Ea creşte odată cu temperatura.

푙푔 = 푙푔 +3푡

100

푃 − 푝푒푛푒푡푟푎푡푖푎푙푎푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푎푡, 푖푛1/10푚푚 푃 − 푝푒푛푒푡푟푎푡푖푎푙푎푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푎0℃, 푖푛1/10푚푚 Penetraţia la o anumită temperatură se poate determina şi în funcţie de penetraţia la 25 ̊C.

푙푔 = 푙푔 + 3푡 − 25

100

Indicele de penetraţie exprimă susceptibilitatea bitumurilor la temperatură. Acesta se determină cu relaţia: 푙푔푃 − 푙푔푃퐹 − 퐹 =

150 ∗

20 − 퐼푃10 + 퐼푃

푃 − 푝푒푛푒푡푟푎푡푖푎푙푎푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푎푇 , 푖푛1/10푚푚 푃 − 푝푒푛푒푡푟푎푡푖푎푙푎푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푎푇 , 푖푛1/10푚푚 퐼푃 − 푖푛푑푖푐푒푙푒푑푒푝푒푛푒푡푟푎푡푖푒 Indicele de penetratie se poate determina şi in functie de susceptibilitatea termică.

퐼푃 =20 − 500푎

1 + 50푎;푢푛푑푒푎 = 푠푢푠푐푒푝푡푖푏푖푙푖푡푎푡푒푎푡푒푟푚푖푐푎푐푎푟푒푠푒푑푒푡푒푟푚푖푛푎푐푢푟푒푙푎푡푖푎:

푎 =푙푔 − 푙푔푃 ℃

푇 − 25℃

푃 = 푝푒푛푒푡푟푎푡푖푎푐표푟푒푠푝푢푛푧푎푡표푎푟푒푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푖푖푝푢푛푐푡푢푙푢푖푑푒푖푛푚푢푖푒푟푒; 푇 = 푡푒푚푝푒푟푎푡푢푟푎푝푢푛푐푡푢푙푢푖푑푒푖푛푚푢푖푒푟푒 Punctul de înmuiere se determină prin metoda inel şi bilă.

2. Adezivitatea

Dacă tensiunea interfacială solid-lichid scade, adezivitatea creşte.

푘 = 푐표푠휃 =휎 − 휎휎

În cazul în care se realizează anrobarea agregatelor naturale uscate în momentul în care granula anrobată este pusă în contact cu apa apare pericolul de dezanrobare. Din acest considerent se recomandă ca la anrobarea agragatelor cu bitum să se utilizeze activanţi.

Factorii care produc dezanrobarea sunt:

Acţiunea traficului; Acţiunea apei pe o perioadă mai îndelungată.

Adezivitatea se poate determina cu metoda calitativă. prin această metodă determinarea adezivităţii bitumului la agregatul naturl se stabileşte prin absorbţia colorantului coşi 4G dintr-o soluţie de concentraţie dată de către agregatul natural şi de acelaşi agregat peliculizat cu bitum.

푆 = 100 −퐶 − 퐶퐶 − 퐶

∗ 100[%]

C – concentraţia iniţială a soluţiei în %;

C1 – concentraţia soluţiei după recircularea peste agregatul natural;

C2 - concentraţia soluţiei după recircularea peste agregatul natural anrobat cu bitum [%];

Determinarea stabilităţii bitumului:

Stabilitatea se determină prin 3 metode:

1. Pierderea de masă; 2. RTFOT; 3. TFOT;

1. Bitumul se încălzeşte timp de 5 ore la temperatura de 168 ̊C şi se determină pierderea de masă.

푃 =푚−푚푚 ∗ 100[%]

m – masa bitumului inţială; m1 – masa bitumului după încălzire.

2. RTFOT – determinarea stabilităţii bitumului într-un strat subţire. Încercarea se face cu ajutorul aparatului RTFOF. Aparatul este alcătuit dintr-o etuvă în care există un disc vertical de care sunt prinse 8 capsule, fiecare capsulă fiind învelită cu bitum cu circa 32 grame de bitum. Asupra discului care se roteşte şi în etuvă se introduce un curent de aer la o temperatură de circa 163 ̊C timp de 85 min. Efectul aerului şi al căldurii schimbă caracteristicile bitumului. Discul se roteşte cu circa 15 rotaţii pe minut. După efectuarea încercării doua capsule sunt folosite pentru determinarea pierderii de masă cu următoarea relaţie:

푃 =푚 −푚푚 ∗ 100[%]

m1 – masa recipientului cu bitum înainte de încercare; m2 – masa recipientului cu bitum după de încercare; mb – masa bitumului din recipient înainte de încercare; Celelalte 6 probe se folosesc pentru determinarea penetraţiei, a de înmuiere şi a ductilităţii.

penetrațiareziduala =penetrațiafinalăpenetrațiainițială ∗ 100[%]

penetraţia finală = penetraţia bituminoasă determinată la 25 ̊C, după încercare.

Penetraţia iniţială = penetraţia bituminoasă determinată la 25 ̊C, înainte de încercare. 3. TFOT

Metoda este asemănătoare cu cea anterioară deosebirea constă că discul este oriyontal, se folosesc 3 capsule, pe fiecare capsulă existând circa 50 grame bitum. Capsulele sunt prinse de discul orizontal, acesta se roteşte cu circa 5-6 rotaţii pe minut, încălzirea se face la 163 ̊C timp de 5 ore.

Se fac aceleaşi încercări ca şi în cazul precedent, deosebirea constă în faptul că toate cele 3 capsule sunt folosite pentru calculul pierderii de masă iar pentru celelalte încercări bitumul se încălzeşte din nou.

Bitum modificat:

De regulă prin adaosul de polimeri în bitum, structura acestuia se modifică. Amestecul bitumului cu polimerii se face în instalaţii speciale la temperatura de (160 - 180) ̊C.

Avantajele principale ale bitumului cu polimeri:

Creşte rezistenţa la deformaţii permanente la temperaturi ridicate. Creşterea rezistenţei la turnare, la temperaturi scăzute şi la oboseală. Micşorarea susceptibilităţii la îmbătrânire atât în procesul de preparare a mixturilor asfaltice cât şi în timpul

exploatării; Îmbunătăţirea coeziunii şi adezivităţii liantului faţă de agregatul natural.

Bitumul modificat se recomandă să se folosească la următoarele tipuri de lucrări:

Mortare asfaltice speciale pentru executarea ...subţiri, foarte subţiri şi ultra subţiri ( straturi până la 2 cm ); Betoane asfaltice drenante; Mortare asfaltice pentru tratarea îmbrăcăminţilor din beton de ciment cu rol antifisură; Mixturi asfaltice cu fibre; Tratamente bituminoase cu trafic greu şi foarte greu;

Polimerii folosiţi pentru prepararea bitumului modificat sunt:

Elastomerii – compuşi din copolimeri atirenici; Plastomerii – compuşi din copolimeri etilici; Foarte important la producerea bitumului modificat ca bitumul să fie compatibil cu polimerul. În acest sens

polimerii de tip elastomeri sunt compatibili cu bitumurile or... iar polimerii plastomeri sunt compatibili cu bitumurile parafinice.

Dozajul de polimer polimeri poate să fie redus polimerul fiind sub 7% sau ridicat cu polimer peste 7%. Prepararea bitumului modificat se face fie în rafinărie sau pe şantier în instalaţii speciale cu funcţionare în flux

discontinuu. Principalele părţi ale instalaţiei:

Recipient cu agitator; Moară coloidală; Rezervor de depozitare a bitumului modificat, acesta trebuie dotat cu echipament de încălzire şi de

recirculare permanentă a liantului.

Transportul se face cu autotransportoare termoiyolate sau cisterne speciale. Temperatura bitumului modificat pe timpul transportului trebuie să fie de minim 160 ̊C.

Depozitarea se face în rezervoare cu reciclare permanentă, temperatura acestuia pe timpul de depoyitare trebuie să fie de minim 140 ̊C.

Se interzice reîcălzirea bitumului modificat cu polimeri.

Comportarea în timp a lianţilor hidrocarbonaţi.

În timp bitumul suferă modificări ale proprietăţilor, sub acţiunea diverselor factori. Sub acţiunea factorilor bitumul în timp parcurge 3 perioade:

Perioada de priză şi întărire; Perioada de comportare plastică; Perioada de fragilitate;

Îmbătrânirea bitumului reprezintă variaţia calităţilor bitumului în timp. Fenomenul se manifestă prin pierderea coeyiunii şi a mobilităţii liantului hidrocarbonat, datorită evaporării uleiurilor şi a unor acţiuni fizico-chimice de tipul oxidării şi a acţiunii razelor ultraviolete. Datorită acţiunii acestor factori bitumul devine fragil şi ... a se dezagrega. Rezultatul final este pierderea plasticităţii şi a coeziunii.

Întărirea bitumului se produce sub 2 forme:

Întărirea fizică care se datorează unor procese reversibile sau ireversibile, procesele reversibile pot fi anulate prin încălzire care nu schimbă compoziţia bitumurilor; procesele ireversibile conduc la modificarea compoziţiei chimice prin evaporarea componenţilor volativi şi absorbţia fracţiunilor uţoare din bitum de agragatul natural în timpul anrobării.

Întărirea chimică se datorează în general reacţiilor de oxidare. Aceste reacţii sunt ireversibile şi conduc la formarea asfalteneelor. Oxidarea depinde de viteza cu care oxigenul acţionează asupra bitumului şi de viteza de reacţie a acestuia. Oxidarea se manifestă prin formarea unui film protector care impiedică acţiunea oxigenului în stratul inferior. În timpul exploatării acţiuneamecanică a pneurilor distruge stratul protector şi facilitează îmbătrănirea în adâncimea stratului.

Concluzile cercetătorilor efecuate în legătură cu îmbătrânirea se pot sintetiza astfel:

1. Procesul de îmbătrânire este mult mai accentuat în stratul de suprafaţă decât în adâncime. 2. Razele ultraviolete grăbesc îmbătrânirea. 3. Bitumurile moi îmbătrânesc mai repede decât bitumurile dure. 4. Încălzirea agregatelor naturale la temperaturi mari (peste 220 ̊C) conduce la îmbătrânirea rapidă a bitumului

în malaxor. 5. Încălzirile prelungite chiar la temperetură de circa 90-100 ̊C grăbesc îmbătrânirea bitumului.

Derivaţii bitumului:

Cei utilizaţi în tehnica rutieră sunt:

Bitumul tăiat; Bitumul fluxat; Emulsie bituminoasă; Stabicolul;

Emulsia bituminoasă: Amestec: bitum, apă, acid clorhidric, emulgator. Emusii :

Cationice – emulgator acid; Anionice – emulgator bazic;

Compoziţie: bitum (50-70%), emulgator(1-3%), acid clorhidric (1-2%), restul apă. Conţinutul de bitum din emulsiile bituminoase se determină cu ajutorul unui aparat cunoscut sub denumirea de TUB REŢETĂ.

퐴 =푉푉 ∗ 100

În balon se introduce emulsia, se încălzeşte, apa se evaporă şi ajunge în refrigement unde se condensează şi se adună în tubul gradat. A = conţinutul de apă al emulsiei [%] V2 = volumul de apă adunat în tubul reţetă [푐푚 ] V1 = volumul probei de emulsie [푐푚 ] Conţinutul de bitum B=100-A [%]

Stabicolul este un liant component rezultat din amestecul unui liant hidraulic (cimentul) cu bitumul (emulsia bituminoasă) sub formă de suspensie apoasă omogenă şi stabilă. Liantul este definit prin proporţia relativă de bitum şi ciment pe care acesta le conţine. Sunt cunoscute 3 tipuri de stabicol funcţie de procentul de bitum respectiv ciment: S50, S90, S120

Componenţi Clasa stabicolului 50 90 120

Bitum % 21,7(33,3) 33,4 (47,4) 40,0 (34,5) Ciment % 43,6 (66,7) 37,0 (52,6) 33,3 (45,5)

Fază apoasă 34,8 29,6 26,7

Stabilitatea liantului este asigurată de substanţe tensioactive speciale.

Principalele caracteristici ale stabicolului sunt:

Vâscozitatea comparativă cu cea a emulsilor bituminoase ceea ce îi permite o lucrabilitate bună. Densitatea 1,3-1,4 g/cm3 funcţie de clasa stabicolului. Posibilitatea de stocare de până la 8 ore cu amestecare. Peste această limită au loc reacţii (priza cimentului)

şi se întăreşte. În procesul de amestecare cu agregatele ruperea emulsiei este lentă şi nu se produce decât după începutul

prizei cimentului.

Fabricarea stabicolului se face în instalaţii speciale asemănătoare cu cele pentru stabilizarea agregatelor.

Părţile componente ale instalaţiei:

Un siloz de ciment; Cisternă pentru emulsie; Dozator de apă, ciment, emulsie. Un hidrolizor unde se face amestecul.

Straturile rutiere din materiale stabilizate

Stabilizarea poate fi:

Stabilizare cu ciment; Stabilizare cu var; Stabilizare cu lianţi puzzolanici;

În cazul stabilizării cu lianţi materialele care se stabilizează trebuie să îndeplinească anumite condiţii. În general curba de granulozitate se recomandă să se încadreze în anumite zone.

Materialele trebuie să îndeplinească:

Coeficientul de neuniformitate – minim 8; Uzură Los Angeles – maxim 35%; Echivalent de nisip 푁 > 30% Indice de plasticitate max10%; Conţinut de sulfaţi, sulfuri (SO3) < 0,2%; Conţinut de săruri de magneziu (Mg) < 2%; Concentraţia ionilor de 4 alogen, pH > 5%;

Rezistenţa la compresiune după 14 zile de păstrare în atmosferă umedă:

푅 ≥ 1,25푅

Rezistenţa la compresiune la 7 zile de păstrare în atmosferă umedă şi 7 zile inmersare în apă:

푅 ≥ 0,80푅

Materialele stabilizate cu ciment trebuie să îndeplinească anumite proprietăţi funcţie de stratul rutier din structura rutieră executată.

Foarte important în stabilizarea dozajului de liant.

Elaborarea dozajelor pentru mixturi asfaltice.

1. Metoda suprafeţei specifice; 2. Metoda volumului de goluri; 3. Metoda laboratorului din Bruxeles; 4. Metoda Kramer; 5. Metoda Asphalt Institut;

1. Metoda suprafeţei specifice stabilşte dozajul de liant funcţie de suprafaţa specifică a materialelor sau a

diferitelor sorturi de materiale care intră în amestec. Duriez a stabilit cantitatea de liant în funcţie de suprafaţa specifică a materialului din amestec şi modulul de conţinut în bitum a mixturii asfaltice. 푏 =∝ 푘 √푆 푏 = 푐표푛푡푖푛푢푡푢푙푑푒푙푖푎푛푡푟푎푝표푟푡푎푡푙푎푚푎푠푎푎푔푟푒푔푎푡푢푙푢푖[%] ∝= 푐표푒푓푖푐푖푒푛푡푖푛푓푢푛푐푡푖푒푑푒푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푎푔푟푒푔푎푡푒푙표푟휌(∝> 1푝푒푛푡푟푢2,65푔) ∝= 1 푘 = 푚표푑푢푙푢푙푑푒푐표푛푡푖푛푢푡 푆 = 푠푢푝푟푎푓푎푡푎푠푝푒푐푖푓푖푐ă푎푎푔푟푒푔푎푡푢푙푢푖푡표푡푎푙푚 /푘푔 Valoarea lui k se stabileşte în funcţie de tipul mixturii, în funcţie de zona climaterică în care se pune în operă mixtura şi în funcţie de trafic. Pentru betoane asfaltice este între 3,5 - 4,5. Pt mortare asfaltice între 4,5-5,0 şi pentru anrobate bit. 3,5-4,0;

Administraţia de drumuri de la noi stabileşte procentul de liant b’ raportat la masa mixturii asfaltice.

푏′ =100푏

100 + 푏

Pentru calculul suprafetei specifice, se utilizeaza relatia: 100푆 = 0,17퐴+ 0,32푎 + 2,30푁 + 12푛+ 135푓[푚 /푘푔]

A - procent de granule peste 10 mm

a - procentul de granule între 5 şi 10 mm N – procentul de nisip grosier între 0,315 şi 5 mm n – procentul de nisip între 0,315 şi 0,08 mm f – procentul de filer (sub 0,08 mm)

2. Metoda volumului de goluri Prin metoda volumului de goluri, procentul de bitum se stabileşte cu următoarea relaţie:

푏 =푉 − 푛휌 ∗ 휌

푉 = 1−휌휌 ∗ 100

푉 − 푣표푙푢푚푑푒푔표푙푢푟푖푖푛푠푡푎푟푒푖푛푑푒푠푎푡푎, 푖푛%; 휌 − 푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푎푔푟푒푔푎푡푢푙푢푖푖푛푠푡푎푟푒푖푛푑푒푠푎푡푎푘푔/푚 휌 − 푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푎푝푎푟푒푛푡푎푎푎푔푟푒푔푎푡푢푙푢푖푖푛푘푔/푚 휌 − 푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푙푖푎푛푡푢푙푢푖(푖푛푔푒푛푒푟푎푙푒푔푎푙푎푐푢1000푘푔/푚 푛 − 푣표푙푢푚푢푙푑푒푔표푙푢푟푖푚푎푠푢푟푎푡푖푛%(푖푛푡푟푒3푠푖5%)

3. Metoda laboratorului din Bruxeles stabileşte procentul de bitum funcţie de procentul de filer, de nisip şi

de cribluri mai mari de 3 mm.

퐿 =퐹 ∗ 푎 + 푆 ∗ 푏 + 푃 ∗ 푐

100 %

F-procent de filer din amestecul de agregate;

S- procent de nisip din amestecul de agregate;

P-procent de cribluri >3 mm din amestec;

a- Conţinut optim de liant al filerului anrobat; b- Conţinut optim de liant al nisipului anrobat; c- Conţinut optim de liant al cribluri anrobate;

Dacă calculăm conţinutul de liant la masa agregatelor facem:

퐿 =100퐿

100− 퐿%

4. Metoda Kramer stabileşte dozajul de liant functie de necesarul de liant pentru un anumit sort de agregat şi grosimea filmului de liant. 푏 = 푆 ∗ 푙 푏 − 푛푒푐푒푠푎푟푢푙푑푒푙푖푎푛푡푖푛푐푚 /100푔푟 푆 − 푠푢푝푟푎푓푎푡푎푠푝푒푐푖푓푖푐푎푖푛푐푚 /100푔푟 푙 − 푔푟표푠푖푚푒푎푓푖푙푚푢푙푢푖푑푒푙푖푎푛푡푖푛푐푚 Pentru stabilizarea dozajului de liant (formula care ţine seama de intensitatea traficului)

푏 = 휌 ∗ 푞 ∗푃 푑100

[%]

휌 − 푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푙푖푎푛푡푢푙푢푖푖푛푔/푐푚 푑 − 푛푒푐푒푠푎푟푢푙푠푝푒푐푖푓푖푐표푝푡푖푚푑푒푙푖푎푛푡푝푒푛푡푟푢푎푛푟표푏푎푟푒푎푔푟푎푛푢푙푒푙표푟푑푖푛푠표푟푡푢푙푖 푞 − 1,07푝푒푛푡푟푢푡푟푎푓푖푐푢푠표푟, 1푝푒푛푡푟푢푡푟푎푓푖푐푚푖푗푙표푐푖푢, 0,9푝푒푛푡푟푢푡푟푎푓푖푐푖푛푡푒푛푠; 푃 − 푝푟표푐푒푛푡푑푒푎푔푟푒푔푎푡푒푑푖푛푠표푟푡푢푙푖 푛 − 푛푢푚푎푟푢푙푑푒푠표푟푡푢푟푖푑푒푎푔푟푒푔푎푡푙푢푎푡푖푛푐표푛푠푖푑푒푟푎푟푒

5. Metoda Asphalt Institut

Foloseşte relaţia: 푏 = 0,35푃 + 0,045푁 + 0,15퐹 + 퐶[%] 푃 − 푝푟표푐푒푛푡푑푒푔푟푎푛푢푙푒푐푢푑푖푎푚푒푡푟푢푙 > 2푚푚 푁 − 푝푟표푐푒푛푡푑푒푔푟푎푛푢푙푒푐푢푑푖푎푚푒푡푟푢푙푖푛푡푟푒0,07푠푖2푚푚 퐹 − 푝푟표푐푒푛푡푑푒푝푎푟푡푖푓푖푛푒(푓푖푙푒푟푠푢푏0,074푚) 퐶 − 푐표푒푓푖푐푖푒푛푡푐푎푟푒푡푖푛푒푠푒푎푚푎푑푒푐표푛푑푖푡푖푖푙푒푙표푐푎푙푒,푑푒푝표푟표푧푖푡푎푡푒푎푟표푐푖푖ș푖푐푎푟푒푣푎푟푖푎푧ă푖푛푡푟푒0,7푠푖1 푏 − 푝푟표푐푒푛푡푑푒푏푖푡푢푚 Stabilitatea Marshal se determină la 60 ̊C şi odată cu ea se determină şi fluajul.

Stabilitatea prin încercarea la compresiune triaxială este caracterizată prin unghiul de frecare interioară şi coeziune. Aceste caracteristici se determină în condiţii speciale de menţinere a unei epruvete cilindrice la o presiune laterală constantă, în timp ce se aplică o încărcare verticală suplimentară pentru a produce ruperea epruvetei. Aparatura de încercare este prezentată în fig. 11.

Zona A cuprinde mixturile asfaltice cu o frecare interioară mică, zona B defineşte mixturile asfaltice la care coeziunea este insuficientă, iar în zona C se încadrează mixturile asfaltice care sunt nesatisfăcătoare atât din punct de vedere al frecării interioare cât şi al coeziunii. Zona D cuprinde zona mixturilor asfaltice corespunzătoare a căror coeziune este peste 1,0 daN/cm2, iar unghiul de frecare interioară variază de la 28 ̊ la 44 ̊.

Rezistenţa la oboseală a îmbrăcăminţilor bituminoase caracterizează modul de comportare a acestora sub

efectul încărcărilor alternative la care sunt supuse prin acţiunea traficului. Determinarea rezistenţei la oboseală se efectuează în laborator prin supunerea epruvetelor la o deformaţie sinusoidală neîntreruptă până în momentul ruperii. În fig. 12 este prezentată schema încercării. O epruvetă în formă de trunchi de piramidă S cu baza mare încastrată este supusă prin intermediul bazei mici la solicitări sinusoidale prin încovoiere cu ajutorul vibratorului V. Vibratorul este alimentat de către generatorul G prin intermediul unui programator P. Se înregistrează deformaţia şi forţa aplicată asupra epruvetei. Parametrii încercării sunt : − temperatura de încercare 10…30 ̊C ; − deformaţia relativă 10-5 … 5 x 10-4 ; − frecvenţa 0,05…50 Hz ; − încărcarea 4…20 daN/cm2;

Determinarea deformaţiilor permanente pe mixturi asfaltice.

Încercarea se efectuează cu simulatorul de făgaşe care este un aparat în care se introduce o epruvetă prismatică şi pe care se deplasează un pneu care simulează un pneu de autovehicole grele. Încercarea se face la 60 ̊C pentru mixturile din stratul de uzură şi la 50 ̊C pentru mixturile din stratul de legătură.

Adâncimea făgaşului: 푙푔푦 = 퐴 + 퐵 ∗ 푙푔푁 푦 − 푎푑â푛푐푖푚푒푎푓푎푔푎푠푢푙푢푖푙푎푢푛푛푢푚푎푟푑푒푁푐푖푐푙푢푟푖 푁 − 푛푢푚푎푟푢푙푑푒푐푖푐푙푢푟푖푐표푟푒푠푝푢푛푧푎푡표푟푓푎푔푎푠푢푙푢푖푦 퐴푠푖퐵푠푢푛푡푐표푛푠푡푎푛푡푒푐푎푟푒푑푒푝푖푛푑푑푒푐표푚푝표푧푖푡푖푎푚푖푥푡푢푟푖푖

Determinarea rezistenţei la întindere (încercarea Braziliană): Se face pe generatoarea epruvetei la temperatura de 22 ̊C

푅 =2퐹

휋 ∗ 푑 ∗ ℎ

퐹 − 푠푎푟푐푖푛푎푑푒푟푢푝푒푟푒푎푒푝푟푢푣푒푡푒푙표푟î푛푁 푑 − 푑푖푎푚푒푡푟푢푙푒푝푟푢푣푒푡푒푙표푟, 푖푛푚푚 ℎ − 푖푛푎푙푡푖푚푒푎푒푝푟푢푣푒푡푒푙표푟, 푖푛푚푚

se poate determina coeziunea e şi unghiul de frecare interioară φ

푒 =12 푅 ∗ 푅

푡푔∅ =푅 − 푅2푅 ∗ 푅

푅 − 푟푒푧푖푠푡푒푛푡푎푙푎푐표푚푝푟푒푠푖푢푛푒푝푒푐푖푙푖푛푑푟푖 Rezistenţa la întindere din încovoiere se determină pe epruvete prismatice la temperatura de 10 ̊C, prin

încărcarea acestora cu o forţă concentrată, plasată la mijlocul deschiderii, până la ruperea probei. Viteza de încărcare este de 20 mm/min. Rezistenţa la rupere prin încovoiere Ri, se calculează cu relaţia:

푅 =32 ∗

푙푏ℎ 푁, [푁/푚푚 ]

N – sarcina de rupere a epruvetelor, în N; l – distanţa între reazeme, în mm; b – lăţimea epruvetei, în mm; h – înălţimea epruvetei, în mm.

Compactarea mixturilor asfaltice Compactarea este operaţia de îndesare a mixturii asfaltice din stratul rutier şi se realizează cu ajutorul utilajelor

adecvate cu scopul de a obţine valori optime pentru caracteristicile fizico-mecanice ale stratului bituminos. Compactarea depinde în mare măsură de natura agregatelor, grosimea stratului, temperatura la care se produce

compactarea.

Coeficientul de compactare pentru mixturile asfaltice (Arquié):

Reciclarea îmbrăcăminţilor cu mixturi

cu bitum spumat

Prepararea bitumului spumat: Bitumul spumat este obţinut prin injectarea unei cantităţi mici

de apă circa 2-4% din greutatea bitumului, în bitumul fierbinte. În momentul injectării în bitumul fierbinte apa se evaporează instantaneu şi se produce spumarea bitumului în abur saturat. Rezultă un volum expandat de peste 8 ori. Bitumul spumat este injectat apoi în malaxor şi o suspensie de apă şi ciment. Calitatea bitumului spumat este dată de volumul de expandare şi timpul de

înjumătăţire. Expandarea reprezintă raportul dintre volumul maxim obţinut al bitumului spumat faţă de volumul iniţial. Iar timpul de injumătăţire e timpul în care bitumul spumat îţi reduce volumul la jumătate.

Tehnologia de reciclare in situu cu mixturi cu bitum spumat:

Reciclarea in situu ce utilizează bitum spumat este un procedeu care constă în formarea şi reciclarea straturilor

degradate din structura rutieră, atât de mixtură asfaltică cât şi de beton de ciment. Stratul rutier obţinut e utiliyat ca un strat nou înstructura rutieră.

Reciclarea cu bitum spumat se poate folosi pentru toate straturile din structura rutiera funcţie de clasa tehnică a drumului cu excepţia stratului de uzură.

Procedeul de reciclare în situu constă în frezarea straturilor cu o stare de degradare avansată, malaxarea şi umezirea materialului frezat cu apă sau suspensie de apă cu ciment în paralel cu injecţia bitumului spumat.

Toate fazele procesului sunt realizate cu un utilaj cunoscut sub denumirea de tren de reciclare. Utilajul de reciclare este compus din următoarele părţi:

Instalaţie pentru dozarea apei sau a suspensiei de apă cu ciment; Instalaţie de injectare a bitumului spumat; O grindă finisoare pentru aşternere; Instalaţie electrică şi sisteme electronice pentru controlul dozării materialului şi a parametrilor de lucru.

Procedeul de reciclare se aplică în funcşie de grosimea straturilor frezate. Frezarea putându-se realiza până la grosimea de maxim 30 cm. Rezistenţa şi stabilitatea stratului rutier obţinut trebuie să se încadreze în caracteristicile tehnice specifice straturilor rutiere corespunzătoare. Produsul obţinut are în componeţa sa material frezat, bitum spumat (între 3,5-5,5%), apa de adaos (5-15%), ciment (1,5-4%) şi agregate de adaos.

Etapele reciclării:

1. Curăţirea părţii carosabile. 2. Frezarea stratului ce urmează a fi reciclat. Acest lucru se face cu tamburii de frezare ai utilajului sau cu freze

suplimentare în cazul materialelor dure. 3. Controlul compoziţiei de granulozitate şi a umidităţii materialelor. 4. Adăugarea apei de adaos sau a suspensiei de ciment în apă. 5. Pulverizarea bitumului spumat. 6. Omogenizarea amestecului în malaxor sau în instalaţie. 7. Aşternerea şi precompactarea materialului cu ajutorul grindei finisoare. 8. Compactarea finală a stratului.

În afară de malaxare trebuie asigurată umiditatea optimă a amestecului de agregate. Această umiditate trebuie să se facă până la umiditatea optimă de compactare, obţinută prin încărcarea Proctor modificat pe material frezat. Peste acest amestec se pulverizează bitumul spumat.

După compactarea stratului acesta se acoperă cu mixtură asfaltică. După ce conţinutul de apă din amestec a scăzut cu circa 30% faţă de umiditatea optimă.

De regulă compactarea se face cu un atelier compus din cilindrii compactori pe pneuri şi cu tamburi netezi, recomandabil sa fie vibratori.

Temperatura minimă de lucru trebuie să fie de +10 ̊C, execuţia lucrărilor se întrerupe pe timp de ploaie.

Utilajele cele mai folosite pentru reciclări cu bitum spumat sunt de tipul Witgen, Marini, Bomag, Vegele.

Din punct de vedere al principiului de funcţionare distingem 2 tipuri:

Malaxarea spumei de bitum simultană cu frezarea; Malaxarea spumei de bitum după ce materialul a fost frezat.

Îmbrăcăminţi din beton de ciment

Beton de ciment rutier:

Contracţii mici; Se introduc aditivi: plastianţi, superplastifianţi, antrenori de aer, acceleratori de priză şi de întărire.

(antrenorii de aer produc gelivitatea); Gelivitatea; Rezistenţe mecanice: întinderea din încovoiere; Raport apă/ciment redus; Cimet de drumuri CD 40, ciment portland 40/45; Nu folosim cimenturi cu adaosuri (zgură, cenuşă, sensibile la apă) Rosturi;

Lucrabilitatea betoanelor asfaltice se clasifică astfel: L4 - beton fluid; L0 - beton vârtos; - se pune manual foarte greu în operă;

Compoziţia reală a unui beton de ciment de determină prin stabilirea conţinutului de agregate mai mici de 3,15mm, realizându-se prin spalarea betonului cu un jet de apă pe ciurul de 3,15mm. Procentul de agregate sub 3,15 mm se stabileşte astfel:

푝 =퐴 − 200 ∗ 푐

퐴 ∗ 100[%]

퐴 − 푚푎푠푎푎푔푟푒푔푎푡푢푙푢푖푡표푡푎푙푝푒푛푡푟푢1푚 푑푒푏푒푡표푛.

200− 푣표푙푢푚푢푙푐표푟푒푠푝푢푛푧ă푡표푟푢푛푒푖푐푎푛푡푖푡ăț푖푑푒12푘푔푑푒푏푒푡표푛, 푙푎표푑푒푛푠푖푡푎푡푒푑푒휌 = 2400푘푔/푚

푚−푚푎푠푎푎푔푟푒푔푎푡푒푙표푟푐푢푑푚푎푥 > 3,15푚푚푟ă푚푎푠푒푝푒푐푖푢푟

Pentru conţinutul de apă:

%퐴 =푚 −푚

푚∗ 100

푚 −푚푎푠푎푏푒푡표푛푢푙푢푖푝푟표푎푠푝푎푡;

푚 −푚푎푠푎푏푒푡표푛푢푙푢푖푢푠푐푎푡;

퐴 =%퐴100 ∗ 휌

%퐴 − 푐표푛푡푖푛푢푡푢푙푝푟표푐푒푛푡푢푎푙푑푒푎푝푎;

휌 − 푑푒푛푠푖푡푎푡푒푎푎푝푎푟푒푛푡푎푎푏푒푡표푛푢푙푢푖푝푟표푎푠푝푎푡;

Încercări mecanice: se fac pe betonul întărit;

Încercarea la despicare: se face pe epruvete sub formă de cuburi sau părţi din prismă după efectuarea încercării de întindere prin încovoiere.

푅 =2푃휋퐴

[푁/푚푚 ]

푃 − 푓표푟푡푎푑푒푟푢푝푒푟푒[푁]

퐴 −푚푎푟푖푚푒푎푠푒푐푡푖푢푛푖푖푣푒푟푡푖푐푎푙푒푑푒푟푢푝푒푟푒;

Încercarea la întindere prin încovoiere:-se determină pe epruvete prismatice 100x100x550

Pentru betonul cu agregate grele:

푅 = 0,875 ∗푃 ∗ 퐿푏 ∗ ℎ

[푁/푚푚 ]

Pentru betonul cu agregate uşoare:

푅 = 0,925 ∗푃 ∗ 퐿푏 ∗ ℎ

[푁/푚푚 ]

푃 − 푓표푟푡푎푑푒푟푢푝푒푟푒푎푏푒푡표푛푢푙푢푖푖푛푁; 퐿 − 푑푖푠푡푎푛푡푎푑푖푛푡푟푒푟푒푎푧푒푚푒푖푛푚푚; 푏 − 푙푎푡푖푚푒푎푚푒푑푖푒푎푠푒푐푡푖푢푛푖푖푡푟푎푛푠푣푒푟푠푎푙푒[푚푚]; ℎ − 푖푛푎푙푡푖푚푒푎푚푒푑푖푒푎푠푒푐푡푖푢푛푖푖푡푟푎푛푠푣푒푟푠푎푙푒[푚푚];

Contracţia betonului: - micşorarea în timp a betonului când acesta se întăreşte în aer şi se stabileşte prin măsurarea distanţei între repere, pe epruvete prismatice păstrate la o temperatură şi umiditate constantă.

Contracţia la o vârstă 휀 se face cu:

휀 =훿 − 훿퐿

훿 − 푑푖푠푡푎푛푡푎푖푛푡푟푒푟푒푝푒푟푒푙푎7푧푖푙푒[푚푚]

훿 − 푑푖푠푡푎푛푡푎푝푒푚푖푐푟표푐표푚푝푎푟푎푡표푟푙푎푡푖푚푝푢푙푡;

퐿 − 푑푖푠푡푎푛푡푎푖푛푡푟푒푟푢푝푒푟푒;

Tehnologia de realizare a îmbrăcămiţilor rigide.

Punerea în operă a betonului de ciment rutier se realizează de regulă cu 2 tipuri de maşini: cu cofraje fixe sau glisante. Ambele maşini realizează îmbrăcăminţi rutiere rigide de grosimi de la 18 cm până la 50 cm.

În cazul maşinilor cu cofraje glisante, îmbrăcămintea se realizează într-un singur strat pe când la maşinile cu cofraje fixe se pot realiza într-un singur strat.

Maşinile cu cofraje fixe sunt prevăzute lateral cu longrine metalice de lungime ≈ 7m şi sunt prevăzute şi cu şine pe care se deplasează echipamentele care alcătuiesc maşina propriu-zisă. De regulă aceste longrine sunt fixate în stratul suport sau în nişte benzi realizate special pentru fixarea acestora.

Maşini cu cofraje glisante sunt maşini care pun în operă beton de o calitate superioară şi care au o productivitate mare. Într-o zi de lucru se poate pune în operă 2000 m3 de beton (1000-1250 m).

Sunt 2 tipuri de maşini cu cofraje glisante, în funcţie de lăţimea V şi de grosimea structurii rutiere. Dezavantajul este că pun în operă betonul într-un singur strat.

Sunt maşini cu cofraje glisante mari care pot realiza lăţimi de peste 6 m sau maşini cu cofraje mici sub 6 m.

Părţi componente:

Şasiul maşinii montat pe 2 sau 4 şenile; Vibrarea betonului se face cu previbratoare; Cofrajele glisante au diferite forme în profil transversal montate între şenile şi au lungimi de 7m; Ghidarea maşinii se face automat; Toate echipamentele sunt acţionate hidraulic; Betonul e mulat între stratul suport şi cofraje cu ajutorul unor dispozitiv speciale de diferite tipuri (şnec

elicoidal, lopată, grindă, etc.); Viteza de înaintare este de 1,5-3 m/min; Lăţimea maximă de lucru e de 15 m;

Rosturi amenajate: