Ανάλυση κόστους χρόνου ζωής κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος µε αυτοσυµπυκνούµενο και συµβατικό σκυρόδεµα

Transcript

1 Ανάλυση κόστους χρόνου ζωής κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος µε αυτοσυµπυκνούµενο και συµβατικό σκυρόδεµα Life cycle cost analysis of reinforced concrete structures casted with self-compacting concrete and normally vibrated concrete. Κοσµάς Κ. ΣΙ ΕΡΗΣ -Άγγελος Σ. ΓΕΩΡΓΙΑ ΗΣ 2, Νικόλαος Σ. ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ 2, Παναγιώτα Α. ΜΑΝΙΤΑ 3, Ευάγγελος Β.ΣΚΑΡΛΑΤΟΣ 4 Λέξεις Κλειδιά: αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα, ανθεκτικότητα, ενανθράκωση, διείσδυση χλωριόντων, χρόνος ζωής κατασκευών. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Το ΑΣΣ θεωρείται µια από τις σηµαντικότερες πρωτοτυπίες στο χώρο της τεχνολογίας του σκυροδέµατος τις τελευταίες δεκαετίες. Η ικανότητα που εµφανίζει το υλικό για αυτοσυµπύκνωση, η εξάπλωση που παρουσιάζει διαπερνώντας πυκνό οπλισµό και πληρώνοντας τύπους χωρίς περαιτέρω καθυστέρηση για µηχανική συµπύκνωση, επιφέρει διάφορα οφέλη οικονοµικά, περιβαλλοντικά κλπ. Γεγονός όµως παραµένει ότι το ΑΣΣ παραµένει ένα ακριβότερο σε σχέση µε το συµβατικό σκυρόδεµα υλικό, σε ότι αφορά το αρχικό κόστος παραγωγής ανά κυβικό µέτρο. Αυτή η διαφορά κόστους, η οποία ανάλογα µε τις διαθέσιµες πρώτες ύλες και την απαιτούµενη κατηγορία αντοχής µπορεί να κυµανθεί από 5 έως και 25%, αποτελεί έναν από τους σηµαντικότερους ανασταλτικούς παράγοντες που εµποδίζουν την ευρεία χρήση του. Στην παρούσα εργασία πραγµατοποιείται µία µελέτη του συνολικού κόστους ζωής κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος που έχουν σκυροδετηθεί µε συµβατικά και αυτοσυµπυκνούµενα σκυροδέµατα κατηγορίας αντοχής C25/30 και C30/37. Με βάση τα αποτελέσµατα των δοκιµών ανθεκτικότητας έγιναν οι υπολογισµοί τόσο του συνολικού χρόνου ζωής όσο και του ανηγµένου κόστους Λέκτορας, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης, kksider@civil.duth.gr 2 Υποψήφιος ιδάκτορας, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης 3 ρ. Πολ. Μηχανικός, Επιστηµονικός Συνεργάτης Εργαστηρίου οµικών Υλικών ΠΘ 4 Αρχιτέκτων Μηχανικός, Αντιπρόεδρος ΤΕΚΤΩΝ ΑΕ 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος

2 χρήσης για το συνολικό χρόνο ζωής των κατασκευών. Από τα αποτελέσµατα αυτά προκύπτει ότι το αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα παρουσιάζει συχνά το ίδιο κόστος µε το αντίστοιχο συµβατικό στο σύνολο του χρόνου ζωής της κατασκευής ενώ ανάλογα µε τη σύνθεση του µείγµατος και το περιβάλλον έκθεσης της κατασκευής µπορεί να αποβεί έως και 65% οικονοµικότερο. ABSTRACT: Self Compacting Concrete (SCC), expresses different durability characteristics as compared with Normaly vibrated Concrete (NC) of the same strength class mainly due to its advanced internal structure. The main purpose of this research is to study the carbonation and chloride induced corrosion resistance of different SCC of the strength classes C25/30 and C30/37. Based on the experimental results, the life cycle cost of reinforced concrete structures was estimated. It was found that SCC results to lower total life cycle cost as compared with the NC of the same strength class, especially when the carbonation resistance of the structure is of main concern. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το ΑΣΣ, θεωρείται µια από τις σηµαντικότερες πρωτοτυπίες στο χώρο της τεχνολογίας του σκυροδέµατος τις τελευταίες δεκαετίες. Η ικανότητα που εµφανίζει το υλικό για αυτοσυµπύκνωση, η εξάπλωση που παρουσιάζει διαπερνώντας πυκνό οπλισµό και πληρώνοντας τύπους χωρίς περαιτέρω καθυστέρηση για µηχανική συµπύκνωση, επιφέρει διάφορα οφέλη οικονοµικά, περιβαλλοντικά, ασφαλείας προσωπικού και αισθητικά. Γεγονός όµως παραµένει ότι το ΑΣΣ παραµένει ένα ακριβότερο σε σχέση µε το συµβατικό σκυρόδεµα υλικό, σε ότι αφορά το αρχικό κόστος παραγωγής ανά κυβικό µέτρο. Αυτή η αρχική διαφορά κόστους, η οποία ανάλογα µε τις διαθέσιµες πρώτες ύλες και την απαιτούµενη κατηγορία αντοχής µπορεί να κυµανθεί από 5 έως και 25%, αποτελεί έναν από τους σηµαντικότερους ανασταλτικούς παράγοντες που εµποδίζουν την ευρεία χρήση του. Το ΑΣΣ όµως επιφέρει σαφή βελτίωση της ποιότητας των κατασκευών, µε άµεσο αποτέλεσµα την αύξηση της ανθεκτικότητας αυτών (Σίδερης κ.α. 2003, RILEM TC ). Το γεγονός αυτό οδηγεί σε αύξηση του ωφέλιµου χρόνου ζωής των κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος που κατασκευάζονται µε ΑΣΣ, µε αποτέλεσµα την µείωση των απαιτούµενων επισκευών για την επίτευξη του αρχικά ορισµένου χρόνου ζωής του έργου και τελικά περιορίζει το πραγµατικό κόστος του ΑΣΣ. 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 2

3 Στην παρούσα εργασία πραγµατοποιείται µελέτη του συνολικού κόστους ζωής κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος που έχουν σκυροδετηθεί µε συµβατικά και αυτοσυµπυκνούµενα σκυροδέµατα κατηγορίας αντοχής C25/30 και C30/37. ΥΛΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ Οι βασικές λειτουργικές ιδιότητες του νωπού αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος είναι η ικανότητα πλήρωσης (filling ability), η αντίσταση στο διαχωρισµό των υλικών-απόµειξη (segregation resistance) καθώς και η ικανότητα εισχώρησης µεταξύ των οπλισµών (passing ability). Προκειµένου να ικανοποιηθούν και οι τρεις ανωτέρω απαιτήσεις, δίνεται ιδιαίτερη σηµασία στη ρεολογία της τσιµεντόπαστας κατά το σχεδιασµό του µείγµατος. Βασικό στοιχείο για τη βελτιστοποίηση των ανωτέρω ιδιοτήτων είναι η περιεκτικότητά του µείγµατος σε λεπτά υλικά. Με τον όρο αυτό αναφέρονται όλα τα υλικά τσιµέντο, ποζολανικά πρόσθετα, παιπάλη της άµµου- τα οποία διέρχονται από το κόσκινο των 0,25mm. Σύµφωνα µε τον Ευρωπαϊκό Κανονισµό Αυτοσυµπυκνούµενου Σκυροδέµατος (EFNARC, 2005) η ποσότητα των λεπτών υλικών πρέπει να κυµαίνεται µεταξύ κιλών στο κυβικό µέτρο, προκειµένου το νωπό σκυρόδεµα να έχει τις απαιτούµενες ιδιότητες. Όταν παρά την προσθήκη των πολύ λεπτών υλικών εξακολουθεί να υπάρχει κίνδυνος απόµειξης, προστίθεται και µία µικρή ποσότητα προσθέτου ρυθµιστικού του ιξώδους (viscosity modifying agent, VMA) προκειµένου να επιτευχθεί µεγαλύτερη αντίσταση του µείγµατος σε απόµειξη. Η ποσότητα του απαιτούµενου προσθέτου για τη ρύθµιση του ιξώδους αυξάνεται, όσο µειώνεται η ποσότητα των λεπτών υλικών. Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν συνολικά 6 µείγµατα σκυροδέµατος (4 µείγµατα αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος και 2 µείγµατα αναφοράς) που ανήκαν στις κατηγορίες αντοχής C25/30 και C30/37. Λόγω της δυσκολίας προµήθειας του ασβεστολιθικού φίλλερ καθώς και του υψηλού σχετικά κόστους του, κατεβλήθησαν προσπάθειες µείωσης της απαιτούµενης ποσότητας του τελευταίου. Για το σκοπό αυτό εξετάστηκε η δυνατότητα παρασκευής αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος αποκλειστικά µε χρήση ρυθµιστού του ιξώδους (VMA). Για την παρασκευή όλων των µειγµάτων χρησιµοποιήθηκε σύνθετο τσιµέντο πόρτλαντ CEMIΙ/A-M 42.5N και CEMII/A-M 32.5N. Τα χονδρόκοκκα αδρανή - γαρµπίλι µε µέγιστο κόκκο 6mm- ήταν πυριτικής προελεύσεως. Για την παρασκευή των συµβατικών σκυροδεµάτων χρησιµοποιήθηκε πυριτική άµµος φυσικής προελεύσεως, ενώ για την παρασκευή των αυτοσυµπυκνούµενων 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 3

4 σκυροδεµάτων χρησιµοποιήθηκε θραυστή ασβεστολιθική άµµος λατοµείου. Ως λεπτόκοκκο υλικό χρησιµοποιήθηκε ασβεστολιθικό φίλλερ. Σε ορισµένα µείγµατα χρησιµοποιήθηκε ρυθµιστής του ιξώδους, προκειµένου να µειωθεί το απαιτούµενο ποσοστό των λεπτόκοκκων υλικών. Ο σχεδιασµός όλων των αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων έγινε µε χρήση της µεθόδου Σχ.Ε. ι.π.υ. που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο οµικών Υλικών του ΠΘ. Οι αναλογίες µείξεως καθώς και τα ρεολογικά χαρακτηριστικά όλων των µειγµάτων παρουσιάζονται στον Πίνακα. Πίνακας : Αναλογίες µείξεως (Kg/m 3 ) και ρεολογικά χαρακτηριστικά νωπού σκυροδέµατος. NCC 25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NCC30/37 SCC30/37- SCC25/30-2 CEM II CEM II Filler Άµµος θρ ασβεστολ. Άµµος θραυστή Άµµος φυσική Γαρµπίλι Νερό Υπερ/της 0.7%.60 % (5.7Kg).64% (5.8 Kg).%.55% (6.74 Kg) 2.3% (0Kg) Επιβρ/της % (.60 Kg) 0.30% (.06 Kg) % (.3 Kg) 0.30% (.3Kg) VMA % (.06Kg) % (.96Kg) w/c w/p Κάθιση (cm) 8 6 Εξάπλωση (cm) L-box (H 2 /H ) V-funnel (sec) 7 7 *** Υπερ/τής: lt/00 Kg τσιµέντου Από κάθε µείγµα παρασκευάστηκαν κυβικά δοκίµια ακµής 50 mm για τη µέτρηση της θλιπτικής αντοχής. Τα δοκίµια ξεκαλουπώθηκαν µία ηµέρα µετά την παρασκευή τους και στην συνέχεια συντηρήθηκαν στο θάλαµο υγρής συντήρησης του εργαστηρίου µέχρι την ηλικία της δοκιµής. 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 4

5 Ανάλογα κυλινδρικά δοκίµια διαστάσεων 60x00mm χρησιµοποιήθηκαν για την µέτρηση της ενανθράκωσης. Τα δοκίµια συντηρήθηκαν στο θάλαµο υγρής συντήρησης για 3 ηµέρες και κατόπιν τοποθετήθηκαν σε περιβάλλον εργαστηρίου (T=20± C, R.H.=55-65%) µέχρι την ηλικία των 28 ηµερών. Έπειτα από την ηλικία αυτή τοποθετήθηκαν στο θάλαµο επιταχυνόµενης ενανθράκωσης (µε CO 2 = 0%, T=20± C, R.H.=65-72%) όπου και παρέµειναν για έξι εβδοµάδες. Ανάλογα κυλινδρικά δοκίµια διαστάσεων 00x50mm χρησιµοποιήθηκαν για την µέτρηση της διείσδυσης των χλωριόντων. Τα δοκίµια συντηρήθηκαν στο θάλαµο υγρής συντήρησης για 3 ηµέρες και µετά τοποθετήθηκαν σε περιβάλλον εργαστηρίου (T=20± C, R.H.=55-65%) έως την ηλικία των 28 ηµερών. Μετά τοποθετήθηκαν στη συσκευή του Σχήµατος 2 προκειµένου να υπολογιστεί ο συντελεστής διαπερατότητας χλωριόντων De (NΤ Built 492, 999). Σχήµα 2: Πειραµατική διάταξη µέτρησης της αντίστασης των δοκιµίων έναντι διείσδυσης χλωριόντων (NΤ Built 492). ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Α) Θλιπτική αντοχή Η θλιπτική αντοχή µετρήθηκε για κάθε µείγµα στην ηλικία των 7 και 28 ηµερών. Οι τιµές των θλιπτικών αντοχών όλων των παρασκευασθέντων µειγµάτων παρουσιάζονται κατωτέρω στον Πίνακα 2. 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 5

6 Πίνακας 2: Θλιπτική αντοχή (MPa) παρασκευασθέντων συµβατικών και αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων. NCC 25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NCC30/37 SCC30/37- SCC30/37-2 fc fc Β) Ενανθράκωση Η αντίδραση της ενανθράκωσης στο σκυρόδεµα (µε το CO 2 της ατµόσφαιρας) µειώνει την αλκαλικότητά του, η οποία προστατεύει τον οπλισµό. Έτσι προκαλείται η αποπαθητικοποίηση του οπλισµού, οδηγώντας σε κίνδυνο διάβρωσής του. Μετά την έξοδό τους από το θάλαµο, τα δοκίµια θραύστηκαν και προσδιορίστηκε το βάθος στο οποίο είχε προχωρήσει η ενανθράκωση. Η διαδικασία πραγµατοποιήθηκε µε βάση το πρότυπο ΕΝ Τα αποτελέσµατα του σχετικού βάθους ενανθράκωσης d=di/dref παρουσιάζονται στο Σχήµα.,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Σχετικό Βάθος Ενανθράκωσης NC25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NC30/37 SCC30/37- SCC30/37-2 Σχήµα : Σχετικό βάθος ενανθράκωσης συµβατικών και αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων. Γ) ιείσδυση χλωριόντων Η προσβολή του χάλυβα από ιόντα χλωρίου (προερχόµενα από το εσωτερικό του σκυροδέµατος, την ατµόσφαιρα ή αντιπαγωτικά άλατα) οδηγεί στην τοπική διάτρηση της προστατευτικής στρώσης του µε τελικό αποτέλεσµα τη διάβρωσή του. Οι συντελεστές διαπερατότητας χλωριόντων υπολογίστηκαν για όλα τα µείγµατα και παρουσιάζονται στον Πίνακα 3. Πίνακας 3: Συντελεστής διαπερατότητας χλωριόντων De (0 2 m 2 /s) συµβατικών και αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων. NCC 25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NCC30/37 SCC30/37- SCC30/37-2 De 44,53 35,88 52,39 28,3 22,0 32,79 (x0-2 m 2 /s) 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 6

7 ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Από τον Πίνακα 2 παρατηρούµε ότι η θλιπτική αντοχή των αυτοσυµπυκνούµενων µειγµάτων ήταν σε κάθε περίπτωση υψηλότερη από την αντίστοιχη τιµή που µετρήθηκε στα συµβατικά σκυροδέµατα της ιδίας κατηγορίας αντοχής. Η διαφορά αυτή, η οποία στην ηλικία των 28 ηµερών έφτασε έως και 20% (SCC30/37-2), οφείλεται κυρίως στην καλύτερη συµπύκνωση η οποία επιτυγχάνεται στην περίπτωση των αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων καθώς και στην βελτιωµένη διεπιφάνεια αδρανών-τσιµεντόπαστας που αναπτύσσεται στα µείγµατα αυτά. Το βάθος ενανθράκωσης των ΑΣΣ µετρήθηκε σε κάθε περίπτωση ίσο ή µικρότερο από το αντίστοιχο των συµβατικών σκυροδεµάτων. Η βελτιωµένη συµπεριφορά των µειγµάτων ΑΣΣ έναντι ενανθράκωσης έχει επισηµανθεί και από άλλους ερευνητές (Trägardh: 999, De Schutter et al 2003, Heirman et al 2006). Το φαινόµενο αυτό αποδίδεται στη διαφορετική κατανοµή των πόρων που αναπτύσσονται στα ΑΣΣ σε σχέση µε τα συµβατικά σκυροδέµατα (Boel et al, 2007) και είναι εντονότερο στα µείγµατα µε τον υψηλότερο λόγο νερού/τσιµέντο, όπως σε αυτή την εργασία. Με βάση τα πειραµατικά αποτελέσµατα καταστρώθηκαν οι εξισώσεις του βάθους ενανθράκωσης για όλα τα µείγµατα. Οι γραφικές παραστάσεις αυτών παρουσιάζονται κατωτέρω στο Σχήµα 3: Βάθος ενανθράκωσης (mm) NC25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NC30/37 SCC30/37- SCC30/37-2 Χρόνος (SQRT(t)) Σχήµα 3: Βάθος ενανθράκωσης αυτοσυµπυκνούµενων και συµβατικών σκυροδεµάτων. 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 7

8 Με τη βοήθεια των ανωτέρω εξισώσεων υπολογίστηκε ο χρόνος ζωής των δοµικών στοιχείων οπλισµένου σκυροδέµατος που παρασκευάζονται µε τα συγκεκριµένα σκυροδέµατα. Ο χρόνος αυτός παρουσιάζεται στον Πίνακα 4. Πίνακας 4: Χρόνος ζωής δοµικών στοιχείων λόγω προσβολής τους από ενανθράκωση. NC25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NC30/37 SCC30/37- SCC30/37-2 Χρόνος ζωής (έτη) Αύξηση (%) , Για τον υπολογισµό του χρόνου ζωής έγιναν οι ακόλουθες παραδοχές: Πάχος επικάλυψης συνδετήρων υποστυλωµάτων: 30 mm Κατηγορία έκθεσης κατασκευών: XC3 κατά EN206-. Συνολικός χρόνος ζωής = χρόνος αποπαθητικοποίησης οπλισµού + χρόνος εξέλιξης της διάβρωσης Χρόνος εξέλιξης της διάβρωσης = 0 έτη. Από τον ανωτέρω Πίνακα γίνεται φανερή η επίδραση της χρήσης των ΑΣΣ στην αύξηση του χρόνου ζωής των κατασκευών. Η εναλλακτική χρήση ΑΣΣ αντί για συµβατικό σκυρόδεµα της ιδίας κατηγορίας αντοχής προκαλεί αύξηση έως και 56% του συνολικού χρόνου ζωής των κατασκευών έναντι ενανθράκωσης όταν χρησιµοποιείται µείγµα µε ασβεστολιθικό φίλλερ ως υλικό πλήρωσης. Αντίθετα, η χρήση προσµείκτου ρύθµισης του ιξώδους δεν επιφέρει ανάλογα αποτελέσµατα: η αντίστοιχη αύξηση περιορίζεται στο 30% και αυτό µόνο για το µείγµα της κατηγορίας C30/37. Για τη χαµηλότερη κατηγορία C25/30 η ενανθράκωση του ΑΣΣ C25/30-2 είναι η ίδια µε αυτήν του συµβατικού σκυροδέµατος της ιδίας κατηγορίας αντοχής. Αυτό οφείλεται στην έλλειψη ικανής ποσότητας λεπτοαλεσµένου υλικού πλήρωσης. Η ύπαρξη λεπτοαλεσµένου υλικού πλήρωσης είναι η αιτία της διαφοροποίησης των αποτελεσµάτων και στην περίπτωση που εξετάζουµε το συντελεστή διαπερατότητας έναντι χλωριόντων. Λόγω του διαφορετικού διαβρωτικού µηχανισµού που λαµβάνει χώρα όµως σε αυτήν την περίπτωση, τα αποτελέσµατα δεν είναι τόσο ευνοϊκά όσο όταν εξετάζουµε την αντίσταση των µειγµάτων έναντι ενανθράκωσης. Όπως έχει άλλωστε επισηµανθεί και από άλλους ερευνητές (Rougeau et al 999, Trägardh 999) ο συντελεστής διαπερατότητας έναντι χλωριόντων δεν διαφοροποιείται σηµαντικά µεταξύ ΑΣΣ και συµβατικών σκυροδεµάτων, όταν αυτά έχουν παρασκευαστεί µε την ίδια δοσολογία τσιµέντου 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 8

9 και περίπου τον ίδιο λόγο Ν/Τ. Άλλοι ερευνητές (Zhu and Bartos, 2003) δηµοσίευσαν αποτελέσµατα σχετικά µε το συντελεστή διαπερατότητας έναντι χλωριόντων µειγµάτων ΑΣΣ και ΣΣ δύο διαφορετικών κατηγοριών αντοχής (fck=40 και 60 MPa). Παρασκεύασαν µείγµατα ΑΣΣ µε διαφορετικά υλικά πλήρωσης (ασβεστολιθικό φίλλερ ή ιπτάµενη τέφρα) και µείγµατα ΑΣΣ µόνο µε προσθήκη VMA. Παρατήρησαν ότι ο συντελεστής διαπερατότητας έναντι χλωριόντων των ΑΣΣ µε VMA ήταν κατά πολύ µεγαλύτερος της τιµής των συµβατικών σκυροδεµάτων. Ο συντελεστής διαπερατότητας έναντι χλωριόντων των µειγµάτων της παρούσας έρευνας παρουσιάζεται στον Πίνακα 3. Με βάση τις τιµές αυτές υπολογίστηκε ο χρόνος ζωής των κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος οι οποίες βρίσκονται σε επαφή µε θαλασσινό νερό. Οι χρόνοι αυτοί παρουσιάζονται στον Πίνακα 5: Πίνακας 5: Χρόνος ζωής δοµικών στοιχείων λόγω προσβολής τους από χλωριόντα. NC25/30 SCC25/30- SCC25/30-2 NC30/37 SCC30/37- SCC30/37-2 Χρόνος ζωής (έτη) Αύξηση (%) --- 5,9-2, , -2,7 Σε κάθε περίπτωση έγιναν οι ακόλουθες παραδοχές: Πάχος επικάλυψης οπλισµών (συνδετήρες): 45 mm. Συνολικός χρόνος ζωής = χρόνος αποπαθητικοποίησης οπλισµού + χρόνος εξέλιξης της διάβρωσης Χρόνος εξέλιξης της διάβρωσης = 0 έτη. Κρίσιµη συγκέντρωση χλωριόντων: 0,5% κ.β. του σκυροδέµατος Περιβάλλον έκθεσης: Θαλάσσιο περιβάλλον, κατηγορία XS3 κατά ΕΝ206-. Με βάση τα αποτελέσµατα των αναλύσεων των Πινάκων 4 και 5, υπολογίστηκε το ανηγµένο κόστος των αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων ως προς το κόστος του αντίστοιχου συµβατικού µείγµατος ανά κυβικό µέτρο υλικού αλλά και ανά έτος ζωής της κατασκευής. Τα αποτελέσµατα αυτά παρουσιάζονται στον Πίνακα 6. 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 9

10 Πίνακας 6: Ανηγµένο κόστος παραγωγής και χρήσης ΑΣΣ (SCC) και ΣΣ (NC) SCC25/30- SCC25/30-2 SCC30/37- SCC30/37-2 ιαφορά κόστους (% του συµβατικού, Ευρώ/m3) ιαφορά κόστους χρήσης (% του συµβατικού- CO 2 ) ιαφορά κόστους χρήσης (% του συµβατικού- Cl) Τα αυτοσυµπυκνούµενα σκυροδέµατα είναι σε κάθε περίπτωση ακριβότερα σε σχέση µε τα συµβατικά σκυροδέµατα της ιδίας κατηγορίας αντοχής όσον αφορά το αρχικό κόστος ανά κυβικό µέτρο υλικού. Τα στοιχεία που διαφοροποιούν το κόστος των µειγµάτων είναι η επιπλέον ποσότητα χηµικών προσµείκτων υπερρευστοποιητής και ρυθµιστικής του ιξώδους- καθώς και η ποσότητα και το είδος των υλικών πλήρωσης. Το ποσοστό της αύξησης του κόστους ανά κυβικό δεν είναι σταθερό, αλλά εξαρτάται από τον τύπο του αυτοσυµπυκνούµενου µείγµατος (ΑΣΣ κονίας, ΑΣΣ µε ρυθµιστή του ιξώδους ή µεικτός τύπος ΑΣΣ) καθώς και από την κατηγορία αντοχής. Μάλιστα διακρίνεται σαφώς η τάση της µείωσης του επιπλέον κόστους όσο αυξάνει η κατηγορία αντοχής, γεγονός που εξηγείται από την αντίστοιχη αύξηση της δοσολογίας του τσιµέντου και της απαραίτητης ποσότητας υπερρευστοποιητή και στα συµβατικά µείγµατα. Λαµβάνοντας υπόψη το κόστος χρήσης των αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων εκφρασµένο σε Ευρώ/ έτος ζωής των κατασκευών, παρατηρείται µία σαφής µείωση του ανηγµένου κόστους συγκριτικά µε τα συµβατικά µείγµατα αναφοράς. Η αύξηση του χρόνου ζωής λόγω ενανθράκωσης των ΑΣΣ που υπολογίστηκε στον Πίνακα 4 είναι σαφώς µεγαλύτερη από το επιπλέον κόστος παραγωγής των µειγµάτων αυτών, γεγονός που τελικά οδηγεί σε µείωση του κόστους χρήσης των τελευταίων έως και 65%. Το συµπέρασµα αυτό φυσικά δεν µπορεί να γενικευτεί, µιας και εξαρτάται τόσο από την κατηγορία αντοχής όσο και από τον τρόπο παραγωγής του ΑΣΣ (ΑΣΣ κονίας ή µεικτού τύπου). Ανάλογη διαφοροποίηση επέρχεται και στην περίπτωση υπολογισµού του κόστους χρήσης ανά έτος µε βάση τους χρόνους ζωής των ΑΣΣ λόγω διείσδυσης χλωριόντων, όπως υπολογίστηκαν στον Πίνακα 5. Λόγω της λιγότερο ευνοϊκής επίδρασης των ΑΣΣ στην αύξηση του χρόνου ζωής, τα αποτελέσµατα δεν διαφοροποιούνται τόσο έντονα. Και πάλι όµως παρατηρείται µείωση της διαφοράς κόστους χρήσης των ΑΣΣ τύπου κονίας σε σχέση µε τη διαφορά κόστους παραγωγής. Στην περίπτωση µάλιστα του µείγµατος SCC30/37- το 6ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 0

11 κόστος χρήσης ανά έτος είναι µικρότερο από το αντίστοιχο του συµβατικού µείγµατος αναφοράς. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το αρχικό κόστος παραγωγής των αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων είναι αυξηµένο σε σχέση µε αυτό των αντίστοιχων συµβατικών µειγµάτων της ιδίας κατηγορίας αντοχής, λόγω των αυξηµένων απαιτήσεων των πρώτων σε λεπτοαλεσµένα υλικά πλήρωσης και χηµικά πρόσµεικτα. Η διαφορά αυτή εξαρτάται από την κατηγορία αντοχής καθώς και από τον τύπο του ΑΣΣ (ΑΣΣ τύπου κονίας, ΑΣΣ µε ρυθµιστή ιξώδους ή µεικτού τύπου ΑΣΣ). Τα χαρακτηριστικά ανθεκτικότητας στο χρόνο των αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων διαφοροποιούνται σε σχέση µε τα αντίστοιχα των συµβατικών µειγµάτων αναφοράς. Ιδιαίτερα σηµαντική είναι η βελτίωση της συµπεριφοράς έναντι ενανθράκωσης, η οποία µπορεί να οδηγήσει σε θεαµατική αύξηση του χρόνου ζωής των κατασκευών. Υπεύθυνη για το φαινόµενο αυτό είναι η πυκνότερη εσωτερική δοµή των ΑΣΣ, η οποία αναπτύσσεται λόγω καλύτερης συµπύκνωσης και της ύπαρξης λεπτοαλεσµένου υλικού πλήρωσης. Η αντίσταση των ΑΣΣ έναντι της διείσδυσης χλωριόντων δεν διαφοροποιείται σηµαντικά, τουλάχιστον στα µείγµατα που εξετάστηκαν στα πλαίσια της παρούσας έρευνας. Σηµειώνεται όµως ότι, οι όποιες διαφορές εξαρτώνται από τον τύπο του ΑΣΣ. Τα βελτιωµένα χαρακτηριστικά ανθεκτικότητας των ΑΣΣ επιφέρουν σηµαντικές διαφοροποιήσεις στο κόστος χρήσης των µειγµάτων αυτών. Το ανηγµένο κόστος χρήσης των ΑΣΣ µειώνεται σηµαντικά σε σχέση µε το αντίστοιχο των συµβατικών µειγµάτων αναφοράς όταν εξετάζεται ο συνολικός χρόνος ζωής των κατασκευών λόγω προσβολής τους από ενανθράκωση. ιαφοροποίηση επέρχεται και στην περίπτωση υπολογισµού του κόστους χρήσης των ΑΣΣ όταν εξετάζεται ο συνολικός χρόνος ζωής των κατασκευών λόγω διείσδυσης χλωριόντων. Στην περίπτωση αυτή όµως, το κόστος χρήσης των ΑΣΣ παραµένει υψηλότερο από το αντίστοιχο των συµβατικών µειγµάτων αναφοράς. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Σίδερης Κ. Κ., Κυριτσάς Σ. και Χανιωτάκης Ε.: "Μηχανικά Χαρακτηριστικά και Ανθεκτικότητα Αυτοσυµπυκνούµενων Σκυροδεµάτων παρασκευασθέντων µε Ελληνικά Υλικά ", Πρακτικά 4ου Ελληνικού Συνεδρίου Σκυροδέµατος, Κως, 5-7 Οκτωβρίου 2003, Τόµος Β, σελ ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος

12 BIBM, CEMBUREAU, EFCA, EFNARC, ERMCO: European Guidelines for Self- Compacting Concrete: Specification, Production and Use, May 2005, downloadable from Boel V., Audenaert K., De Schutter G., Heirman G., Vanderwalle L., Desmer B., Bantomme J.: Transport properties of self-compacting concrete with limestone filler or fly ash, Materials and Structures, Vol. 40 (5), (2007), pp Comite Européenne de Normalisation : «Concrete - Part : Specification, Performance, Production and Conformity», ΕΝ 206-, (2000). De Schutter, G., Audenaert, K., Boel, V., Vandewalle L., Dupont, D., Heirman, G., Vantomme, J., D Hemricourt, J: (2003). Transport properties in self consolidating concrete and relation with durability: Overview of a Belgian research project, Proc., Third Int. Symp. on SCC, RILEM, Reycjavik, Iceland, (Eds Wallenik O. and Nielsson I), (2003), pp EN 4630: Comité Européenne de Normalisation EN4630: Products and systems for the protection and repair of concrete structures Test methods Determination of carbonation depth in hardened concrete by the phenolphthalein method, (2006). Heirman G., Vandewalle L., Boel V., Audernaert K., De Schutter G., D Hemricourt J., Desmet B., Vantomme J.: Chloride penetration and carbonation in self-compacting concrete, International RILEM-JCI Seminar on Concrete Durability and Service Life Planning, March 4-6, (2006), Dead-Sea, Israel, pp NT Built 492: Concrete, Mortar and Cement-based Repair Materials: Chloride Migration Coefficient from Non-Steady Migration Experiments, NTBuild, (999). RILEM TC205 Durability of self-compacting concrete, State of the Art Report, RILEM Publications S.A.R.L., Report 38, ISBN , (2007). Rougeau P., Maillard J.L. and Mary-Dippe C.: Comparative study on properties of self-compacting and high-performance concrete used in precast construction, in Proc. st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, (999), pp Trägardh: Microstructural features and related properties of self-compacting concretes, Proceedings of the First International RILEM Symposium on Self- Compacting Concrete, (Eds. Skarendahl A. and Petersson Ö), Sweden, (999), pp Zhu M. and Bartos P.J.M.: Permeation properties of self-compacting concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 33, 6, (2003), pp ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 2-23/0/ 2009, Πάφος, Κύπρος 2