Betonul trebuie să acopere întotdeauna armătura! Iar aici nu mă refer la neglijenţă, la punerea în operă a betonului de către personal neinstruit sau prea turmentat. Aici vorbesc despre faptul că uneori nu se folosesc distanţieri sau chiar se fac greşeli în proiectare. Mai bine spus, neînţelegerea diferenţei dintre partea teoretică de pe foaie şi partea practică de pe şantier. Aş putea să mai adaug că pe lângă aceste neînţelegeri se mai fac cârpeli. Apoi se fac pregăririle insuficiente pentru ancorarea armăturii în loc, pe timpul turnării şi vibrării betonului.
În urma acestor abateri, unele de ordin teoretic și altele de ordin practic, se ajunge la neacoperirea betonului sau la acoperirea lui necorespunzătoare. În teorie, cu cât avem mai mult beton pus pe armătură, cu atât elementul de beton armat va avea o viață mai lungă. Merită să citiți și articolul despre 1n-cu3and – Ce este carbonatarea betonului și cum afectează structurile din beton? pentru că în acest articol lucrurile sunt oarecum simplificate.
Ce se întâmplă când apa din natură ajunge la armătura din oţel?
Oţelul lucrează cu betonul pentru a forma o structură rigidă. Oţelul contribuie cu rezistenţa lui la tensiune, iar betonul contribuie cu rezistenţa lui la compresiune. Spunem că betonul şi oţelul conlucrează, adică oţelul şi betonul se ajută unul pe altul. Aproape tot timpul, la suprafaţa betonului, se vor forma crăpături. Acest lucru nu este deloc neobişnuit şi nici un indiciu că betonul ar fi de o calitate inferioară. Crăpăturile formate sunt influențate și de către armătură. Dacă armătura este poziţionată corect, va proteja betonul şi va limita crăpăturile.
Dacă legătura dintre beton şi oţel este una puternică, lăţimea acestor crăpături va fi una foarte mică, aproape nesesizabilă cu ochiul liber. Crăpăturile au în general o formă conică, adică lăţimea lor se va micşora pe măsură ce pătrund betonul în adâncime. Acest lucru are un avantaj şi un dezavantaj. Cu cât oţelul este mai la suprafaţă cu atât riscul ca el să înceapă să ruginescă este mai mare. Cu cât îndepărtezi armătura de suprafaţa betonului cu cât fisurile de la suprafaţă au o lăţime mai mare. Noi niciodată nu dorim să lăsăm armătura să ruginească, efectele ruginei sunt dezastroase.
Oţelul îşi măreşte de 3 ori volumul transformându-se eventual complet în rugină așa cum aproape a făcut în imaginea de mai sus. El acţionează ca o presă puternică de la interior spre exterior. Aceasta va înlătura din ce în ce mai mult beton şi va duce la deteriorarea completă. De exemplu, bara de oțel cu diametrul de 12 milimetri a fost pusă acolo pentru că este nevoie de ea pentru a suporta corect tensiunea elementului de beton armat. Dacă rugina mănâncă din diametrul barei de oţel, atunci elementul de beton devine insuficient de rezistent la încărcarea mecanică.
Rolul și meritul proiectantului
Proiectantul poate specifica în planuri o varianţie a adâncimii la care este amplasată armătura. Dacă din calcule reiese că armătura poate să fie acoperită de 25 de mm de beton, el poate specifica 35 de mm (+10 mm), doar ca să se asigure că în practică se atinge nivelul de minim 25 de mm de la suprafaţa betonului. Se vor specifica distanției cu o anumită mărime și se vor furniza desene pentru legarea acestor distanțieri. Este foarte întâlnit ca muncitorul să aibă toate piesele, dar să nu știe cum se amplasează. Îți dai seama prea târziu ca ți-au rămas piese și e târziu să te mai întorci înapoi.
În imaginea de mai jos avem o carcasă de armătură din oțel care urmează a fi scufundată într-o cavitate subterană inundată. Distanțierii de beton sunt montați lateral și vor asigură poziția corectă a armăturii. Astfel betonul ce va fi turnat ulterior va acoperi corect armătura și va aceasta nu va oxida în sol. Pentru elementele prefabricate de beton, proiectantul poate micşora variaţia de la +10 mm la +5 mm pentru că mediul de fabrică este mult mai controlat decât cel de şantier. Dar și acoperirea de beton este un pic mai mică în cazul prefabricatelor.
Acoperiri mult prea mici ale armăturii va duce la cedarea elementului de beton, uneori chiar în faza de construcţie sau de manipulare a prefabricatului. Acoperirea cu beton a armăturii se face şi în funcţie de factorii la care sunt expuse elementele din beton. Un element de beton, fie că este turnat pe șantier sau prefabricat și adus ulterior pe șantier, poate avea o acoperire diferită față de un alt element cu aceeași formă și aceeași solicitări, dar amplasate în altă zonă. Aici intervin condițiile climatice ale zone în care este amplasată structura de beton armat.
Tipuri de expunere a elementelor din beton
Vom păstra lucrurile simple. Nu vom lua în considerare mediul salin sau vrun mediul industrial chimic. Ca o regulă băbească, la o locuinţă vom avea două tipuri principale de expunere, supraterană și subterană. Expunerea subterană este limitată de hidroizolație, adică nu luăm în calcul că betonul ar sta direct în solul umed sau ud. Dar atenţie, acoperirea cu beton se consideră de la ultima armătură, sau de la ultima bucată de oţel. În mod normal se măsoară doar distanța de la armătura longitudinală, dar noi vom considera și etrierii.
Vom considera întotdeauna distanța de la ultima bucată de oțel. Pentru expunerea supraterană vom folosi o acoperire cu beton de minim 25 mm, iar pentru cea subterană de minim 50 mm. Aici am presupus că expunerea betonului este normală. Asta înseamnă că structura noastră va fi anvelopată cu termoizolație și că la interior va fi tencuită și gletuită. Adică am presupus că discutăm despre o casă normală construită cu o structură de beton armat. La clădirile cu betonul expus, acoperirea cu beton a armăturii va fi mai mare.
Eurocode 2 este normativul care reglementează cum construim structuri din beton armat în Europa. Acolo există un tabel care exprimă clar cât trebuie să fie acoperirea cu beton în funcţie de mulţi factori. Este însă greu să hotărăşti la ce factori te încadrezi. Dacă urmaţi sfaturile mele cu minim 25 de mm acoperire pentru structura supraterană şi minim 50 mm acoperire pentru structura subterană, atunci lucrările vor depăşi orice exigenţă pentru clădirile de locuit. Aceste acoperiri sunt specifice unei durate de exploatare a clădirii de 100 de ani.
Cât de puternică este forța de expensiune a oțelului ruginit?
Vreau să vă arăt cât de puternică este această expansiune a oțelului. În imaginea de mai jos avem o epruvetă de test, o ditamai epruveta. Într-un bloc masiv de beton cu o anumită formă, au fost introduse niște plăci de oțel pentru a explica că blocul de beton nu are nicio șansă de a se opune forței de expansiune în urma reacției de oxidare. Fotografia a fost făcută în anul 2012, în luna februarie. Asta înseamnă că în 3 ani și 5 luni, rugina a reușit să formeze o crăpătură de aproximativ 4 mm. Mucul de țigară de ajută să determinăm dimensiunea crăpăturii.
Aceea nu mai este fisură ci o ditamai crăpătura, dar a început ca o fisură. Vă spuneam că oțelul își mărește volumul de 3 ori. Peste câțiva ani, această reacție chimică va despica complet blocul de beton. Vreau să atrag atenția asupra faptului că elementul de beton armat nu a mai fost supus altor forțe mecanice. El stă pur și simplu pe trotuar. Este un beton de calitate turnat în fabrică sub condiții controlate. Alte locuri ale prefabricatului de beton nu prezintă fisuri sau degradări.
Dacă această bucată de beton ar fi fost parte dintr-o structură, poate că am fi tentați să dăm vina pe proiectant. Să spunem că elementul de beton a fost greșit dimensionat și că acela ar fi motivul pentru care s-a fisurat. Adevărul este altul. Oțelul din beton nu a fost destul de protejat, a avut loc reacția chimică de oxidare și s-a dat startul fisurilor și crăpăturilor. În continuare vreau să citiți articolul Care este distanța minimă între barele de armătură? pentru că acolo voi explica cum te poți trezi cu armătură neacoperită în interiorul elementului de beton armat.