ΥΗΜΙΚΑ ΠΡΟΜΙΚΣΑ ΚΤΡΟΔΕΜΑΣΟ

Transcript

1 ΥΗΜΙΚΑ ΠΡΟΜΙΚΣΑ ΚΤΡΟΔΕΜΑΣΟ Φσηεηλή Κεραγηά Λέθηνξαο, Σκήκα Πνιηηηθώλ Μεραληθώλ, ΑΠΘ Max Obbliger Σερληθόο ύκβνπινο BASF Γεώξγηνο Σζώρνο Οκόηηκνο Καζεγεηήο, Σκήκα Πνιηηηθώλ Μεραληθώλ, ΑΠΘ Λέξειρ κλειδιά: σεμικά ππόζμικηα, ζκςπόδεμα ΠΔΡΙΛΗΦΗ: Η πνηνηηθή βειηίσζε ηεο ηερλνινγίαο ζθπξνδέκαηνο είλαη άξξεθηα ζπλδεδεκέλε κε ηελ παξάιιειε εθπιήζζνπζα εμέιημε ησλ ρεκηθώλ πξόζκηθησλ. Η εξγαζία απνηειεί κία ζπλνπηηθά αιιά πεξηεθηηθή παξνπζίαζε ηεο ζεκεξηλήο γλώζεο επί ησλ ρεκηθώλ πξόζκηθησλ θαη βαζίδεηαη ζηελ πξόζθαηε έθδνζε ηνπ βηβιίνπ «An Intoduction to Conccrete Admixtures» ησλ Σζώρνο/Oppliger. Παξνπζηάδνληαη όινη νη βαζηθνί ηύπνη πξόζκηθησλ κε ζηνηρεία ηεο δηαρξνληθήο εμέιημεο θαζώο θαη ε επίδξαζε ηνπο ζηηο ηδηόηεηεο ηνπ ζθπξνδέκαηνο (λσπνύ θαη ζθιεξνύκελνπ). Η εξγαζία θιείλεη κε κία ζύληνκε πεξηβαιινληηθή ζεώξεζε. 1. ΔΙΑΓΧΓΗ 1.1 Οπιζμόρ ύκθσλα κε ηελ Δπξσπατθή Οκνζπνλδία Δηαηξεηώλ Υεκηθώλ Πξόζκηθησλ (EFCA) πξόζκηθηα είλαη ρεκηθέο ελώζεηο, νη νπνίεο πξνζηίζεληαη ζην ζθπξόδεκα θαηά ηε δηαδηθαζία αλάκεημεο κε ζηόρν ηε βειηίσζε ησλ ηδηνηήησλ θαη ηεο ζπκπεξηθνξάο ηνπ ζθπξνδέκαηνο (ΔΝ 934) 1.2 Παγκόζμια καηανάλωζε Η Δηθόλα 1 παξνπζηάδεη ηελ παγθόζκηα θαηαλνκή ρξήζεο πξόζκηθησλ θαηά ηύπν πξόζκηθηνπ θαη ήπεηξν (Σζώρνο, 2008). Ιδηαίηεξε κλεία πξέπεη λα γίλεη γηα ηα πξόζκηθηα ειεύζεξα αιθαιίσλ, πξόνδν ζεκαληηθή ηόζν ηερλνινγηθά όζν θαη πεξηβαιινληηθά. 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

2 Δηθόλα 1. Καηαλάισζε πξόζκηθησλ 1.3 Τύποι σεμικών ππόζμικηων Ο Πίλαθαο 1 ζπλνςίδεη ηα ελ ρξήζεη ρεκηθά πξόζκηθηα Πίλαθαο 1. Υεκηθά Πξόζκηθηα Κύρια κεησηήο ύδαηνο επηηαρπληέο επηβξαδπληέο αεξαθηηθό Ειδικά VMA)Viscosity Modifyer Admixtures) πδξόθνβα Αλαζηνιείο δηάβξσζεο (corrosion inhibitors) επαλάθηεζεο ζθπξνδέκαηνο κεησηέο ζπξξίθλσζεο Γηα όια ηα πξόζκηθηα ηζρύεη ε Δηθόλα 2, ζε ζρέζε κε ηε ζύλζεζε ηνπ ζθπξνδέκαηνο. 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

3 Δηθόλα 2. ύλζεζε ζθπξνδέκαηνο (κε πξόζκηθηα) 1.4 Σηόσοι Σα ρεκηθά πξόζκηθηα ζθνπεύνπλ ζε κεηαβνιή (βειηίσζε) ησλ ηδηνηήησλ ηνπ ζθπξνδέκαηνο θαη ζπγθεθξηκέλα : Δξγαζηκόηεηα, κεηαβνιή ηεο ζύζηαζεο θαη ηνπ ρξόλνπ εθαξκνγήο Πνηόηεηα, κεηαβνιή ηεο αλζεθηηθόηεηαο Αληνρή, πςειόηεξεο ηηκέο, ζε ζπλδπαζκό κε ηελ κεηαβνιή ηνπ απαηηνύκελνπ ρξόλνπ επίηεπμεο Γηαρείξηζε, βειηίσζε ησλ ζπλζεθώλ κεηαθνξάο θα δηάζηξσζεο Αλζεθηηθόηεηα, επηκήθπλζε ηνπ ρξόλνπ δσήο ηνπ ζθπξνδέκαηνο Πεξηβάιινλ, κείσζε απαηηήζεσλ ζε λεξό θαη ελέξγεηα 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

4 1.5 Επιλογή ππόζμικηος Η επηινγή ηνπ ζσζηνύ ρεκηθνύ πξόζκηθηνπ πξέπεη λα αθνινπζεί ηελ επόκελε δηαδηθαζία: Πξνζδηνξηζκόο απαηηήζεσλ ζπκπεξηθνξάο ζθπξνδέκαηνο Έιεγρνο δηαδηθαζίαο κίμεο κε επηινγή ησλ θαηάιιεισλ πιηθώλ (ηνπ πξόζκηθηνπ ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ) Δθηέιεζε εξγαζηεξηαθώλ θαη εη δπλαηόλ θαη επί ηόπνπ δνθηκώλ Πξνζδηνξηζκόο κεηαβνιήο ηνπ θόζηνπο ιόγσ ρξήζεο πξόζκηθηνπ θαη ησλ ζπγθξηηηθώλ πιενλεθηεκάησλ γηα ηνλ ρξήζηε 2. ΜΔΙΧΣΗ ΤΓΑΣΟ Ολνκάδνληαη ηα πξόζκηθηα ηα νπνία ρσξίο λα επεξεάδνπλ ηελ ζύζηαζε θαη εξγαζηκόηεηα επηηξέπνπλ ηε κείσζε ηνπ πνζνζηνύ ύδαηνο ζην κίγκα ηνπ ζθπξνδέκαηνο. Η Δηθόλα 3 παξνπζηάδεη ηε δηαρξνληθή εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο θαζώο θαη ηελ ρεκηθή ηνπο ζύζηαζε (Σζώρνο, 2008). Δηθόλα 3. Υεκηθή ζύζηαζε ησλ δηαθόξσλ κνξθώλ κεησηώλ ύδαηνο Ιδηόηεηεο πνπ θπξίσο επεξεάδνληαη είλαη: εξγαζηκόηεηα 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

5 Δηθόλα 4. Δπίδξαζε κεησηώλ ύδαηνο ζηελ εξγαζηκόηεηα ζιηπηηθή αληνρή Δηθόλα 5. Μεηαβνιή ζιηπηηθήο αληνρήο ιόγσ ρξήζεο κεησηώλ ύδαηνο (κείσζε ιόγνπ W/C) αλζεθηηθόηεηα 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

6 Δηθόλα 6. Βειηίσζε ηεο αλζεθηηθόηεηαο ιόγσ κείσζεο ηεο δηαπεξαηόηεηαο (κείσζε ιόγνπ W/C) Ο Πίλαθαο 2 είλαη ε ζύλνςε ησλ απνηειεζκάησλ ιόγσ ρξήζεο ησλ κεησηώλ ύδαηνο. Πίλαθαο 2. Απνηειέζκαηα ιόγσ ρξήζεο ησλ κεησηώλ ύδαηνο Σύπος Μείωζη ύδαηος (%) Ανηοχή (Mpa) Πιαζηηθνπνηεηέο Super plasticizers Megaplasticizers ΔΠΙΣΑΥΤΝΣΔ Οξίδνληαη νη ρεκηθέο νπζίεο, νη νπνίεο κεηώλνπλ ην ρξόλν κεηάβαζεο από ηελ πιαζηηθή θαηάζηαζε ζηελ ζθιεξόκελε (ΔΝ 934). πλέπεηα απηήο ηεο δηαδηθαζίαο είλαη όηη επηηπγράλεηαη ηαρεία αλάπηπμε ηεο αληνρήο ρσξίο λα επεξεάδεηαη ν ρξόλνο θαζίδεζεο (EFNARC, 1999). Η ρξήζε επηηαρπληώλ επεξεάδεη ζεκαληηθά ηελ αληνρή. 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

7 Δηθόλα 7. Αλάπηπμε ηεο αληνρήο σο ζπλάξηεζε ηεο ρξήζεο επηηαρπληή Σνλίδεηαη όηη ε αύμεζε ηεο ηαρύηεηαο θαζίδεζεο δελ ζπλεπάγεηαη θαη αύμεζε ηεο αληνρήο. Δηθόλα 8. Αλάπηπμε ηεο αληνρήο (ζιηπηηθήο) σο ζπλάξηεζε ηεο ηαρύηεηαο θάζηζεο 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

8 4. ΔΠΙΒΡΑΓΤΝΣΔ Οξίδνληαη ηα ρεκηθά πξόζκηθηα ηα νπνία κεηώλνπλ ην ρξόλν κεηάβαζεο από ηελ πιαζηηθή ζηελ ζθιεξπκέλε θαηάζηαζε ηνπ ζθπξνδέκαηνο. Η θύξηα επίδξαζε είλαη ζηελ αλάπηπμε ηεο ζιηπηηθήο αληνρήο. Δηθόλα 9. Θιηπηηθή αληνρή σο ζπλάξηεζε ηεο ρξήζεο επηβξαδπληή 5. ΑΔΡΑΚΣΙΚΟ Δίλαη ηα ρεκηθά πξόζκηθηα ηα νπνία θαηαλέκνπλ νκνηόκνξθα ηηο θπζαιίδεο αέξνο ζην ζθπξόδεκα θαηά ηε δηαδηθαζία κίμεο. Οη θπζαιίδεο παξακέλνπλ θα κεηά ηελ πήμε ηνπ ζθπξνδέκαηνο. Κύξηα επίδξαζε ησλ είλαη ε βειηίσζε ηεο αλζεθηηθόηεηαο ηνπ ζθπξνδέκαηνο θαη θαηά ζπλέπεηα θαη ηεο δηάξθεηαο δσήο ηνπ. 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

9 Δηθόλα 10. Αλζεθηηθόηεηα ζθπξνδέκαηνο σο ζπλάξηεζε ηνπ πνζνζηνύ αέξνο 6. DEFOAMERS Δίλαη ηα ρεκηθά πξόζκηθηα ηα νπνία κεηώλνπλ ηα θελά αέξνο ζην ζθπξόδεκα, ηδίσο ηηο κεγαιύηεξεο όγθνπ θπζαιίδεο. πλέπεηα απηνύ είλαη ε δπλαηόηεηα κεηαθνξάο ηνπ ζθπξνδέκαηνο ζε κεγαιύηεξεο απνζηάζεηο. Η ρξήζε ηνπο είλαη θπξίσο ζε ζθπξνδέκαηα όρη πςειώλ πνηνηηθώλ απαηηήζεσλ. Σνλίδεηαη όηη δελ ππνθαζηζηνύλ ηνπο πιαζηηθνπνηεηέο θαη απαηηείηαη πξνζνρή ζηελ εθαξκνγή ηνπο. Η Δηθόλα 11 είλαη ραξαθηεξηζηηθή ηεο επηξξνήο ηνπ πνζνζηνύ ησλ θελώλ αέξνο ζηε ζιηπηηθή αληνρή. 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

10 Δηθόλα 11. Θιηπηηθή αληνρή σο ζπλάξηεζε ηνπ πνζνζηνύ θελώλ 7. ΠΔΡΙΒΑΛΛΟΝΣΙΚΗ ΘΔΧΡΗΗ Σα ρεκηθά πξόζκηθηα ζηνπο πξώηκνπο ρξόλνπο εθαξκνγήο παξνπζηάδνπλ αξθεηά πεξηβαιινληηθά πξνβιήκαηα. ήκεξα ε εμέιημε έρεη νδεγήζεη ζε πξντόληα ζαθώο θηιηθόηεξα πξνο ην πεξηβάιινλ. 7.1 Τοξικόηεηα Σα ρεκηθά πξόζκηθηα ζήκεξα απνηεινύληαη από κε επηθίλδπλεο πνιπκεξείο ελώζεηο θαζόζνλ πεξηιακβάλνπλ απηά νπζίεο όπσο ζάθραξα, αιθνόιεο ή αλόξγαλα/νξγαληθά άιαηα, νη νπνίεο είλαη κε ηνμηθέο. ηα ρεκηθά πξόζκηθηα γηα εθηνμεπόκελν ζθπξόδεκα ε ύπαξμε αιθαιίσλ επεξεάδνπλ ηα κάηηα, ην δέξκα θηι. Γηα ηελ αληηκεηώπηζε ηνπ πξνβιήκαηνο δεκηνπξγήζεθε κία λέα γεληά πξόζκηθησλ ηα νπνία εμαθαλίδνπλ ή κεηώλόπλ ζεκαληηθόηεηα ηηο δπζκελείο επηπηώζεηο ζηνπο ρξήζηεο. 7.2 Έκπλςζε Σν γξάθεκα ζηελ Δηθόλα 12 παξνπζηάδεη ηε ζπκπεξηθνξά δηαθόξσλ πξόζκηθησλ ζε έθπιπζε. Δηθόλα 12. Οξγαληθέο ελώζεηο πνπ εθπιύλνληαη ζε δηαδνρηθνύο θύθινπο 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,

11 7.3 Πόζιμο ύδωπ Από ηα κέρξη ζήκεξα απνηειέζκαηα εξεπλώλ δελ πξνθύπηεη δπζκελήο επηξξνή ησλ πξόζκηθησλ ζην πόζηκν ύδσξ 7.4 Αέπια πύπανζε Η επίδξαζε ζηελ αέξηα ξύπαλζε είλαη πξαθηηθά κεδεληθή ιόγσ ηεο αλππαξμίαο πηεηηθώλ νξγαληθώλ νπζηώλ ζηε ζέζε ησλ πξόζκηθησλ 7.5 Κύκλορ δωήρ Σα ρεκηθά πξόζκηθηα δελ θαίλεηαη λα έρνπλ δπζκελείο επηπηώζεηο θαζόιε ηε δηάξθεηα ηνπ θύθινπ δσήο. πλνςίδνληαο κπνξεί λα ιερζεί όηη ηα ρεκηθά πξόζκηθηα είλαη θηιηθά πξνο ην πεξηβάιινλ. ΑΝΑΦΟΡΔ Βιβλία EFNARC European Specification for Sprayed Concrete, European Federation of Producers and Applications of Specialist Products for Conorte Structures, 1999 Mollah M., et al. A review of cement superplasticzeres interactions and their models, Advances in cement Research, 2000 Myrdal R., Modern chemical admixtures for shotcrete, 3 rd Int. Symp.on sprayed Concrete, 1999, Gol, Norway Taylor H.F.W., Cement Chemistry, 2 nd Edition, Thomas Telford, 1997 Tsohos G., Oppliger M., An Introduction to concrete admixtures, University Studio Press, Thessaloniki, 2008 Yamada K., et al. Effects on the chemical structure on the properties of polycarboxylate-type superplasticizers, Cement and concrete Research, ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, Μαΐου,