11.6. Exerciții

Exercițiu 11.1

Definiți porozitatea deschisă și absorbția de apă a unei roci și explicați de ce influențează rezistența la îngheț–dezgheț.

Soluția pentru Exercițiu 11.1

Porozitatea deschisă \(n_o\) este volumul porilor interconectați, accesibili apei, raportat la volumul aparent al probei. Absorbția de apă \(A_b\) este masa de apă absorbită prin imersie raportată la masa probei uscate. Amândouă arată câtă apă poate intra în rocă. Apa care îngheață în pori își mărește volumul cu circa 9 %; în porii fini, presiunea gheții poate depăși rezistența la tracțiune a rocii și o microfisurează, ciclu după ciclu. Rocile cu porozitate deschisă mare și pori fini sunt, de aceea, cele mai sensibile la îngheț–dezgheț.

Exercițiu 11.2

Ce diferență există între rezistența la compresiune uniaxială a rocii intacte și rezistența masivului de rocă din care aceasta provine?

Soluția pentru Exercițiu 11.2

Rezistența la compresiune uniaxială se măsoară pe o epruvetă mică de rocă intactă, fără discontinuități. Masivul este roca intactă plus toate fisurile, diaclazele, faliile și zonele alterate, iar ruperea lui se produce în mare parte pe acestea. Rezistența echivalentă a masivului este, de aceea, mult mai mică decât cea din laborator și se estimează cu un criteriu care ține seama de starea de fisurare (Hoek–Brown).

Exercițiu 11.3

Explicați diferența dintre încercările Los Angeles și micro-Deval pentru agregate: ce tip de solicitare simulează fiecare?

Soluția pentru Exercițiu 11.3

• Los Angeles: agregat uscat, într-un tambur rotativ cu 11 bile de oțel, 500 de rotații; imită sfărâmarea prin impact și frecare.

• Micro-Deval: agregat cu bile mici de oțel și apă, într-un cilindru rotativ; imită uzura prin frecare umedă (tocire).

La amândouă, valoare mai mică înseamnă agregat mai bun.

Exercițiu 11.4

Enumerați patru roci de construcție românești menționate în acest capitol, împreună cu zăcămintele lor și cu rocile petrografice corespunzătoare (Capitolul 3).

Soluția pentru Exercițiu 11.4

Oricare patru dintre:

• granit – Munții Măcin (Dobrogea de Nord): rocă plutonică acidă;

• andezit – zona Deva (cariera Pietroasa), Malnaș: rocă vulcanică intermediară;

• bazalt – Racoș (Brașov): rocă vulcanică bazică;

• calcar – Vașcău, Bașchioi, Podeni: rocă sedimentară carbonatică;

• travertin – Geoagiu–Banpotoc–Cărpiniș (Hunedoara): rocă sedimentară de precipitație chimică;

• marmură – Rușchița (Poiana Ruscăi): rocă metamorfică provenită din calcare.

Exercițiu 11.5

Descrieți, pe scurt, cele patru etape ale reacției alcalii–silice și consecințele ei asupra durabilității betonului.

Soluția pentru Exercițiu 11.5

(1) Soluția alcalină din porii pastei de ciment atacă silicea reactivă de la suprafața granulei; (2) la interfața agregat–pastă se formează un gel alcalino-silicic higroscopic; (3) gelul absoarbe apă și se umflă, iar presiunea fisurează pasta din jur; (4) fisurile se propagă și se leagă într-o rețea, vizibilă la suprafață ca fisurare „în hartă”, uneori cu exsudații de gel.

Consecințe: expansiunea și fisurarea betonului, scăderea rezistenței și a etanșeității; reacția evoluează zeci de ani, mai ales la structurile masive și umede (baraje, fundații, poduri), și nu poate fi oprită, doar încetinită. Prevenirea se face înainte: verificarea agregatului, ciment cu alcalii puține, adaosuri active.

Exercițiu 11.6

Ce rol au calcarele și argilele în fabricarea cimentului Portland? Ce rol are gipsul adăugat la măcinarea clincherului?

Soluția pentru Exercițiu 11.6

Calcarul (circa 75–80 % din amestec) aduce oxidul de calciu; argila sau marna aduce silicea, alumina și oxizii de fier. Arse împreună la circa 1 450 °C dau clincherul. Gipsul (3–5 %), adăugat la măcinare, reglează timpul de priză: împiedică priza prea rapidă a aluminaților din clincher.

Exercițiu 11.7

Explicați forma curbei Proctor și semnificația umidității optime de compactare \(w_{opt}\); cum se definește gradul de compactare \(G_c\)?

Soluția pentru Exercițiu 11.7

La umidități mici, apa adăugată unge particulele și le ajută să se așeze mai strâns: densitatea uscată crește. Peste umiditatea optimă \(w_{opt}\), apa ocupă tot mai mult din pori și nu mai poate fi scoasă de energia de compactare: densitatea uscată scade. Maximul curbei dă \(\rho_{d,max}\) pentru energia folosită; cu energie mai mare (Proctor modificat), curba se mută în sus și spre stânga. Curba nu poate depăși curba de saturație.

Gradul de compactare: \(G_c = \rho_d/\rho_{d,max} \times 100\,\%\), cu \(\rho_d\) măsurat pe teren și \(\rho_{d,max}\) din încercarea Proctor de referință.

Exercițiu 11.8

Care sunt funcțiile distincte ale nucleului, ale filtrelor/tranzițiilor și ale prismelor de anrocamente într-un baraj de pământ zonat?

Soluția pentru Exercițiu 11.8

• Nucleul (argilă compactată) asigură etanșeitatea.

• Filtrele și tranzițiile (nisip, apoi pietriș, cu granulozitate proiectată) împiedică particulele fine ale nucleului să migreze spre aval (sufoziune) și colectează controlat apa de infiltrație.

• Prismele de anrocamente dau greutatea și rezistența care asigură stabilitatea taluzurilor; pe taluzul amonte, blocurile de piatră protejează împotriva valurilor.