ΘΕΜΑ: Α ΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΥΤΩΝ

Transcript

1 ΑΛΕΞΑΝ ΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟ ΟΜΗΣ ΘΕΜΑ: Α ΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΥΤΩΝ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ ΣΟΦΙΑΝΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΦΟΙΤΗΤΗ ΘΕΟ ΩΡΙ Η ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ - ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ 4 Α. ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ 5 Α ΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ 1.1Γενικά Κατάταξη αδρανών ανάλογα µε την προέλευσή τους Είδη φυσικών αδρανών - Χρήσεις Είδη τεχνητών αδρανών - Χρήσεις Κατάταξη αδρανών ανάλογα µε το µέγεθος των κόκκων τους Η µορφή των κόκκων των αδρανών Φυσικά - Χηµικά χαρακτηριστικά Αποθήκευση - ειγµατοληψία Έλεγχος των αδρανών Επιβλαβείς προσµίξεις Κοκκοµετρική σύνθεση αδρανών Υπολογισµός ποσοστών συµµετοχής κλασµάτων αδρανών 34 υλικών στο µείγµα 1.13 Οι κοκκοµετρικές καµπύλες στην τεχνολογία του σκυροδέµατος Κοκκοµετρική σύνθεση µείγµατος αδρανών από διαφορετικές 41 κοκκοµετρικές οµάδες Β. Η ΕΞΟΡΥΞΗ ΤΟΥ ΠΕΤΡΩΜΑΤΟΣ ΣΤΟ ΛΑΤΟΜΕΙΟ Γενικά στοιχεία στον τοµέα παραγωγής λατοµείου Εκσκαφείς ιάτρηση Αεροσυµπιεστής Αερόσφυρες Μηχανήµατα διάτρησης Το πρότυπο διατρήσεων Ανατινάξεις 59 2

3 2.5.1 Γενικά Εκρηκτική ύλη και τρόπος πυροδότησής της Γόµωση διατρηµάτων 61 Γ. Η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΤΗΣ ΕΞΟΡΥΓΜΕΝΗΣ ΠΡΩΤΗΣ ΥΛΗΣ Γενικά Φορτωτές Μέσα µεταφοράς 64. ΤΑ ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΑ ΘΡΑΥΣΗΣ Γενικά Μεταφορικές ταινίες Θραυστήρες Σιαγωνοθραυστήρες Σφυροθραυστήρας 70 Ε. Αδρανή Υλικά - Έρευνα 71 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 74 3

4 Πρόλογος - Ευχαριστίες Το αντικείµενο της πτυχιακής εργασίας είναι τα αδρανή υλικά. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι διάφορες κατηγορίες των αδρανών και τα χαρακτηριστικά τους. ίνεται ιδιαίτερη σηµασία στην κοκκοµετρική τους σύνθεση και στους ελέγχους στους οποίους υποβάλλονται, για να διαπιστωθεί κατά πόσο είναι κατάλληλα να χρησιµοποιηθούν στην παρασκευή του σκυροδέµατος. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται η διαδικασία εξόρυξης των πετρωµάτων που λαµβάνει χώρα στα λατοµεία. Στα δύο επόµενα κεφάλαια περιγράφονται οι διαδικασίες της µεταφοράς και της θραύσης της πρώτης ύλης. Η µεταφορά των αδρανών έχει µεγάλη σηµασία και πρέπει να γίνεται µε τον σωστό τρόπο ώστε να µην χάνεται πολύτιµος χρόνος αλλά και να µην επηρεάζεται η χηµική τους σύσταση. Στο κεφάλαιο της θραύσης, η οποία γίνεται στην τσιµεντοβιοµηχανία, παρουσιάζουµε τα επιµέρους µηχανήµατα θραύσης και τη λειτουργία τους. Στο πέµπτο και τελευταίο κεφάλαιο αναφέρουµε µία πρόσφατη έρευνα η οποία θίγει κάποιους προβληµατισµούς σχετικά µε την παραγωγή και τη διακίνηση των αδρανών υλικών. Στο σηµείο αυτό θα ήθελα να εκφράσω θερµές και ειλικρινείς ευχαριστίες προς τον Επιβλέποντα Καθηγητή µου Γεώργιο Σοφιανό, για την µεγάλη βοήθεια και συµπαράστασή του, αναφορικά µε την εκπόνηση της πτυχιακής µου εργασίας. Θα ήθελα να πω και ένα µεγάλο ευχαριστώ προς τον υπεύθυνο του λατοµείου ρυµού Θεσσαλονίκης, ιδιοκτησία της Ανωνύµου Εταιρείας Τσιµέντων «ΤΙΤΑΝ», από την προσωπική επίσκεψή µου στο οποίο προέρχονται πολλά από τα στοιχεία του δεύτερου κεφαλαίου. 4

5 Α. Απαραίτητες γνώσεις για τη χρησιµοποίηση των αδρανών υλικών στο σκυρόδεµα 1.1 Γενικά Αδρανή υλικά ονοµάζονται τα λίθινα υλικά που δεν επιφέρουν χηµικές µεταβολές στις σύνθετες τεχνητές ύλες των οποίων αποτελούν συστατικά. Προέρχονται συνήθως από την εξόρυξη κατάλληλων πετρωµάτων ή την ανάληψή τους από φυσικές εναποθέσεις των θραυσµάτων τους. Πρόσφατα χρησιµοποιούνται τεχνητά αδρανή που προέρχονται από επεξεργασία βιοµηχανικών προϊόντων. Εκτός από την χρήση τους στην παρασκευή σκυροδέµατος, τα αδρανή χρησιµοποιούνται στα επιχρίσµατα, στην οδοποιΐα, στους σιδηροδρόµους και σε πολλές βιοµηχανίες σαν πρώτη ύλη (τσιµέντο, ασβέστης) ή σαν προσθετικά (χαρτοποιΐα, ελαστικά). Στον Ελλαδικό χώρο τα αποθέµατα των πετρωµάτων που είναι κατάλληλα για την παραγωγή αδρανών υλικών είναι απεριόριστα και ο αριθµός των λειτουργούντων λατοµείων υπερβαίνει τα 230. Έκθεση λατοµείου 5

6 Τα λίθινα αυτά προϊόντα χαρακτηρίζονται ως βοηθητικά, γιατί δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν µόνα τους για την κατασκευή ενός έργου, εκτός από σπάνιες εξαιρέσεις, όπως π.χ είναι το έρµα των σιδηροδροµικών σταθµών. Πρέπει να αναµιχθούν µε ένα πολτό συγκολλητικής ύλης, όπως είναι ο ασβέστης, το τσιµέντο, η άσφαλτος κ.ά. Κατά την πήξη και τη σκλήρυνση των µιγµάτων αυτών, τα λίθινα προϊόντα δεν συµµετέχουν ενεργώς και γι αυτό καλούνται συνήθως αδρανή υλικά. Αυτή η αντίληψη βέβαια σήµερα δεν ευσταθεί απόλυτα, γιατί η εξωτερική τουλάχιστον επιφάνεια των κόκκων, συµµετέχει στις ανωτέρω χηµικές αντιδράσεις. Στα σκυροδέµατα όπου η συµµετοχή των αδρανών καταλαµβάνει το 75-80% της µάζας τους, ο ρόλος τους στην δηµιουργία ενός ανθεκτικού και συνεκτικού ιστού που θα παραλάβει τα φορτία της κατασκευής αλλά και θα αντέξει στις φυσικοχηµικές επιδράσεις του περιβάλλοντος είναι καθοριστικός. Η συµβατική αντοχή του µητρικού πετρώµατος των αδρανών πρέπει να είναι µεγαλύτερη των 650 kgr/cm 2. Αδρανή µε συµβατική αντοχή µητρικού πετρώµατος µεταξύ kgr/cm 2 µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε σκυρόδεµα σχετικά χαµηλών ποιοτήτων µε την προϋπόθεση ότι θα συνταχθεί ειδική µελέτη σύνθεσης. Η πιο πάνω αντοχή του µητρικού πετρώµατος ελέγχεται µε 6 αντιπροσωπευτικά κυβικά δοκίµια 7*7*7 cm ή κυλινδρικά µε διάµετρο Φ7.5 cm και ύψος 15 cm 2. Γενικά, τα µητρικά πετρώµατα πρέπει να είναι υγειή και συµπαγή (όχι αποσαθρωµένα) και απαλλαγµένα από γαιώδεις προσµίξεις. Οι ασβεστόλιθοι πρέπει να µην περιέχουν άργιλο, το δε πορώδες των πετρωµάτων να είναι µικρό, εφ όσον τα δοµικά έργα είναι εκτεθειµένα στις καιρικές συνθήκες και στον παγετό. Στην συνέχεια θα αναφέρουµε τις κυριότερες ιδιότητες των πετρωµάτων που χρησιµοποιούνται για αδρανή υλικά και τους ελέγχους που κάνουµε. 6

7 1.2 Κατάταξη αδρανών ανάλογα µε την προέλευσή τους Τα αδρανή υλικά κατατάσσονται, ανάλογα µε την προέλευσή τους, σε δύο µεγάλες κατηγορίες. Σ αυτά που προέρχονται από φυσικό τεµαχισµό και λέγονται φυσικά αδρανή Σ αυτά που προέρχονται από τεχνητό τεµαχισµό των λίθων και λέγονται τεχνητά αδρανή Τα φυσικά αδρανή προέρχονται λοιπόν από φυσικό τεµαχισµό των στερεών πετρωµάτων. Λαµβάνονται απ ευθείας από το περιβάλλον και ειδικά από ορισµένους τόπους, όπου έχουν συγκεντρωθεί µε την ενέργεια φυσικών δυνάµεων (νερού και ανέµου).τέτοια µέρη είναι οι όχθες των ποταµών ή λιµνών, οι ακτές των θαλασσών και οι περιοχές παλαιοτέρων αποθέσεων (ορυχεία). Το σχήµα του κόκκου είναι γενικά στρογγυλευµένο, σε αντίθεση προς τα τεχνητά αδρανή, τα οποία είναι ακανόνιστου σχήµατος και γωνιώδη. Τα τεχνητά αδρανή παράγονται σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν αποθέσεις φυσικών αδρανών. Έχουν µεγαλύτερη ποικιλία ως προς το µέγεθος των κόκκων, από εκείνα που προέρχονται από φυσικό τεµαχισµό. Επίσης είναι περισσότερο οµοιογενή, επειδή προέρχονται από το ίδιο 7

8 πέτρωµα, και οι ακµές τους είναι γωνιώδεις, ενώ οι επιφάνειές τους τραχιές γιατί δεν έχουν υποστεί κυλινδρισµό. 1.3 Είδη φυσικών αδρανών. Χρήσεις α) Χαλίκια Τα φυσικά χαλίκια έχουν στρογγυλεµένες άκρες και λεία επιφάνεια, αντίθετα µε τα τεχνητά χαλίκια τα οποία έχουν γωνιώδεις ακµές και αδρή επιφάνεια. Προέρχονται από κάθε φύσεως πετρώµατα και χρησιµοποιούνται κυρίως στην κατασκευή της υποδοµής των δρόµων. Τα πλατιά χαλίκια είναι ακατάλληλα για σκυροδέµατα, λόγω της µικρής συνάφειας που παρουσιάζουν. β) Άµµος Η φυσική άµµος αποτελείται από κόκκους γωνιώδεις και στρογγυλούς. (Εικόνα 1). Ανάλογα µε τη σύστασή της διακρίνεται σε χαλαζιακή, όταν περιέχει σε µεγάλες ποσότητες χαλαζία, ασβεστολιθική, όταν περιέχει σε µεγάλες ποσότητες ασβεστόλιθο, αργιλική κ.ο.κ. Η χαλαζιακή άµµος, που προέρχεται από παραλίες, είναι η πιο κατάλληλη για την κατασκευή δοµικών υλικών, κυρίως λόγω της ανθεκτικότητάς της απέναντι στα διάφορα καιρικά φαινόµενα και της καθαρότητάς της από ξένες προσµίξεις (εκτός από αλάτι). Η ποταµίσια άµµος, όταν πρόκειται να χρησιµοποιηθεί για την παρασκευή σκυροδέµατος, πρέπει να πλένεται για να αποβάλει ένα ποσοστό των οργανικών της προσµίξεων, που περιέχονται σε µεγάλη ποσότητα. Η ορυκτή άµµος περιέχει επίσης ξένες προσµίξεις. Στην Ελλάδα δεν υπάρχουν σοβαρά κοιτάσµατα ορυκτής άµµου, όπως επίσης δεν υπάρχει και άµµος ερήµου. γ) Αµµοχάλικο Το αµµοχάλικο είναι ένα µίγµα άµµου-χαλικιών. Μπορεί να χρησιµοποιηθεί στην κατασκευή σκυροδεµάτων, αλλά και στην οδοστρωσία(µετά από εργαστηριακή έρευνα). 8

9 Στην Ελλάδα υπάρχουν σε αφθονία διαφόρων ειδών αµµοχάλικα κοντά στη θάλασσα και στους χειµάρρους. Μεγάλη χρήση γίνεται στην υποδοµή των δρόµων. δ) Χώµα Το χώµα είναι το ανώτερο στρώµα του εδάφους. Στην επιφανειακή του στρώση περιέχονται µεγάλες ποσότητες οργανικών ουσιών, που προέρχονται κυρίως από τα φυτά. Γι αυτό το λόγο είναι ακατάλληλο για την παρασκευή δοµικών υλικών. Χρησιµοποιείται κυρίως στην κατασκευή τούβλων ή κεραµιδιών. Εικόνα Είδη τεχνητών αδρανών. Χρήσεις Ο τεµαχισµός των λίθων, για την απόκτηση των τεχνητών αδρανών, γίνεται µε δύο τρόπους: µε τα χέρια και µε µηχανικά µέσα 1) Ο τεµαχισµός µε τα χέρια εφαρµόζονταν παλιότερα σε µεγάλη έκταση για τα σκύρα οδοστρωσίας και για το έρµα των σιδηροδροµικών γραµµών. Σήµερα αυτός ο τρόπος δεν χρησιµοποιείται διότι και η απόδοση είναι πολύ µικρή και το κόστος εξαιρετικά υψηλό. 2) Ο τεµαχισµός µε µηχανικά µέσα γίνεται στα λατοµεία 9

10 Εκσκαφέας Τα κυριότερα είδη λοιπόν των τεχνητών αδρανών είναι: α) Σκύρα (χαλίκια) Όπως και στα φυσικά χαλίκια, το µέγεθος της µεγαλύτερης διαστάσεώς τους πρέπει να κυµαίνεται από 7-70 mm. Προέρχονται κυρίως από ασβεστολιθικά πετρώµατα και σπάνια από πετρώµατα άλλου είδους. Ανάλογα µε το έργο στο οποίο πρόκειται να χρησιµοποιηθούν, επιλέγονται σκύρα µε ορισµένες ιδιότητες. ιακρίνουµε λοιπόν τις εξής κατηγορίες: Σκύρα λατοµείου Προορίζονται κυρίως για δοµικά στοιχεία από σκυρόδεµα. Σκύρα οδοστρωσίας Τα σκύρα αυτά πρέπει να είναι κυβικής µορφής περίπου και οι διαστάσεις τους να κυµαίνονται µεταξύ 40 mm και 70 mm. Πρέπει να προέρχονται από σκληρά πετρώµατα (για να µην κονιορτοποιούνται, όταν συµπιέζονται από τον οδοστρωτήρα), να έχουν µεγάλη αντοχή στις εξωτερικές επιδράσεις και να είναι πολύ συµπαγή, ώστε να µη µπορεί εύκολα να περάσει το νερό στο οδόστρωµα. Τα σκύρα αυτά πωλούνται µε το m 3. Παραλαµβάνονται στον τόπο του έργου, όπου συσσωρεύονται σε µορφή πυραµίδας κατά µήκος του καταστρώµατος του δρόµου που κατασκευάζεται. 10

11 Σκύρα αντιολισθιτικά Έρµα των σιδηροδροµικών γραµµών Τα σκύρα που χρησιµοποιούνται για τον σκοπό αυτό πρέπει να έχουν µεγάλη αντοχή στις καιρικές επιδράσεις, γιατί βρίσκονται τελείως εκτεθειµένα σε αυτές. β) Ψηφίδες Στη κατηγορία αυτή περιλαµβάνονται οι ανώτερες διαβαθµίσεις της άµµου και οι κατώτερες των σκύρων, καθώς το µέγεθος των κόκκων των ψηφίδων είναι από 5 mm έως 12 mm. Λαµβάνονται κυρίως από ασβεστόλιθους και βρίσκουν εφαρµογή εκτός από την σύνθεση σκυροδεµάτων, στην κατασκευή του πρώτου στρώµατος των µωσαϊκών δαπέδων. Στο εµπόριο είναι γνωστά µε το όνοµα γαρµπίλι. γ) Άµµος ιακρίνεται µε τον τρόπο παρασκευής της σε: Άµµο θραυστήρα Άµµο τριβείου και Ειδική άµµο τριβείου Επίσης διακρίνεται ανάλογα µε το µέγεθος των κόκκων της, που κυµαίνεται από 0,25mm έως 7 mm σε: Χονδρή άµµο µε µέγεθος κόκκων από 1 mm έως 7 mm. 11

12 Ψιλή άµµο µε µέγεθος κάτω από 1 mm. Στην ψιλή άµµο περιέχεται και ένα ποσοστό σκόνης (παϊπάλης, αλεύρου). Στο εµπόριο η άµµος διακρίνεται σε: Άµµο λατοµείου και σε Άµµο κτισίµατος Η πρώτη προέρχεται από τη θραύση των λίθων και παρουσιάζει κοκκοµετρική σύσταση ικανοποιητική για τα περισσότερα είδη κονιαµάτων. Η δεύτερη είναι µίγµα άµµου λατοµείου και χώµατος. Περιέχει µεγάλη ποσότητα αργίλου και γι αυτό είναι ακατάλληλη για τα υδραυλικά κονιάµατα, αυτά δηλαδή στα οποία χρησιµοποιείται ως συγκολλητική ύλη το τσιµέντο. Στα ασβεστοκονιάµατα µπορεί να χρησιµοποιηθεί, αλλά µόνο σε δευτερεύουσες εργασίες (κτίσιµο πρόχειρων λιθοδοµών κ.λ.π). Πάντως η άµµος κτισίµατος πρέπει να αποφεύγεται και µόνο η χαµηλή τιµή της δικαιολογεί την περιορισµένη χρησιµοποίησή της. Μία εύκολη διάκριση των δύο αυτών κατηγοριών γίνεται ρίχνοντας µικρή ποσότητα σε δοχείο µε νερό. Τότε θα παρατηρήσουµε ότι: Το νερό θα καθαρίσει τελείως ύστερα από λίγο χρόνο, εάν πρόκειται για άµµο λατοµείου. Το νερό θα θολώσει πολύ και θα παραµείνει το θόλωµα, εάν πρόκειται για άµµο κτισίµατος. Και τα δύο αυτά είδη πουλιούνται ή µε τον όγκο τους (m 3 ) ή µε το βάρος τους (µονάδα ο τόννος). Η χρησιµοποίηση της άµµου στις κατασκευές είναι πολύ µεγάλη. Χρησιµοποιείται ευρέως για την παρασκευή τεχνητών λίθων και σκυροδεµάτων. δ) Μαρµαρόσκονη Προέρχεται από την λειοτρίβηση άσπρων κυρίως µαρµάρων. Το µέγεθος των κόκκων της είναι µικρότερο από 1mm. Χρησιµοποιείται στη θέση της άµµου, για την κατασκευή της τελευταίας στρώσεως των επιχρισµάτων και 12

13 στην κατασκευή των λευκών µωσαϊκών. Στο εµπόριο πουλιέται συνήθως µε το Kg. Λατοµείο ασβεστόλιθου ψαµίτη 1.5 Κατάταξη αδρανών ανάλογα µε το µέγεθος των κόκκων τους Ανάλογα µε το µέγεθος των κόκκων τους, τα λίθινα προϊόντα χωρίζονται στις παρακάτω δύο κατηγορίες, α) Άµµος Όπως έχουµε ήδη αναφέρει, για να χαρακτηρισθεί ένα υλικό άµµος, πρέπει οι κόκκοι του να είναι µεγαλύτεροι από 0,25 mm και µικρότεροι από 7 mm. Αδρανές υλικό µικρότερο από 0,25 mm ονοµάζεται παιπάλη. β) Σκύρα ή χαλίκια Χαλίκια συνήθως ονοµάζονται τα αδρανή που προέρχονται από φυσικό τεµαχισµό, ενώ σκύρα όσα προέρχονται από τεχνητό τεµαχισµό. Το µέγεθος των κόκκων τους κυµαίνεται µεταξύ 7 mm και 70 mm. Παραθέτουµε στη συνέχεια έναν σχετικό πίνακα, στον οποίο διακρίνονται µικρότερες υποδιαιρέσεις των παραπάνω κατηγοριών. 13

14 Προέλευση Ακραία µεγέθη κόκκου α/α Φυσική Τεχνητή Πρότυπο κόσκινο από το οποίο Συµβολισµός συγκρατείται διέρχεται 1 Παϊπάλη Παιπάλη Π 2 Άµµος Άµµος α.λεπτό- α.λεπτό-κοκκη κοκκη 0/ /1 β.μεσόκοκκη 0/3 β.μεσό-κοκκη 0 3 0/3 γ.χονδρό γ.χονδρό-κοκκη κοκκη 0/ /7 3 Λεπτο- χαλίκια Λιθοσύ- ντριµµα (γαρµπίλι) (γαρµπίλι) α.λεπτά α.λεπτό 5/ /10 β.χονδρά β.χονδρό 5/ /15 4 Χαλίκια Σκύρα α.7/30 α.7/ /30 β.7/50 β.7/ γ.7/70 γ.7/ Αµµοχάλικο α.0/ /30 β.0/ /50 γ.0/ /70 14

15 1.6 Η µορφή των κόκκων των αδρανών Η µορφή των κόκκων των αδρανών πρέπει να είναι κατά το δυνατόν στρογγυλή. Ένας κόκκος κρίνεται ως ακατάλληλος από άποψη µορφής, όταν ο λόγος του µήκους προς το πάχος του είναι µεγαλύτερος από 3:1.Το ποσοστό των ακατάλληλων κόκκων δεν πρέπει να ξεπερνά το 50% κατά βάρος της συνολικής ποσότητας αδρανών µεγέθους µεγαλύτερου των 8 mm. Ο έλεγχος του ποσοστού ακατάλληλων κόκκων πραγµατοποιείται µε ειδικό παχύµετρο. Η µορφή των κόκκων των αδρανών έχει καθοριστική σηµασία για την ποσότητα του τσιµεντοκονιάµατος που απαιτείται κατά την παρασκευή σκυροδέµατος. Ένας επιµήκης ή πολύ επίπεδος κόκκος έχει µεγαλύτερη επιφάνεια από έναν σφαιρικό κόκκο. Χρειάζεται συνεπώς µεγαλύτερη ποσότητα τσιµεντοκονίας. 1.7 Φυσικά Χηµικά χαρακτηριστικά Τα χρησιµοποιούµενα για την παρασκευή σκυροδέµατος αδρανή οφείλουν να µην επηρεάζουν δυσµενώς: Τη διαδικασία της πήξης Τη διαδικασία της σκλήρυνσης 15

16 Την αντοχή του σκυροδέµατος Την ευστάθεια του όγκου και την κατάσταση της επιφάνειας του σκυροδέµατος Την προστασία του οπλισµού από τη διάβρωση Για σκυρόδεµα µε χαρακτηριστική αντοχή µεγαλύτερη από C20/25 τα αδρανή πρέπει να προσκοµίζονται χωρισµένα σε τρία τουλάχιστον κλάσµατα. Όλα τα κλάσµατα των αδρανών ενός έργου πρέπει να ελέγχονται µε τη σειρά των κόσκινων που χρησιµοποιήθηκε στη µελέτη του σκυροδέµατος. Αδρανή µε αντοχή µητρικού πετρώµατος µεταξύ 45 Mpa και 65 Mpa µπορούν να χρησιµοποιηθούν για σκυρόδεµα όταν ικανοποιούν τις υπόλοιπες απαιτήσεις του κανονισµού κι εφόσον από τη Μελέτη συνθέσεως αποδειχθεί ότι επιτυγχάνεται η απαιτούµενη αντοχή του σκυροδέµατος για το οποίο προορίζονται. Αδρανή µε αντοχή µητρικού πετρώµατος µικρότερη από 45 Mpa µπορούν να χρησιµοποιηθούν για επιχρισµένο οικοδοµικό σκυρόδεµα όταν ικανοποιούν τις υπόλοιπες απαιτήσεις αυτού του κανονισµού κι εφόσον από τη µελέτη συνθέσεως αποδειχθεί ότι επιτυγχάνεται η απαιτούµενη αντοχή του σκυροδέµατος για το οποίο προορίζονται. Έκθεση λατοµείου 16

17 1.8 Αποθήκευση - ειγµατοληψία Η αποθήκευση των αδρανών πρέπει να γίνεται κατά τέτοιο τρόπο ώστε: να µη διαχωρίζονται οι κόκκοι των αδρανών, όπως π.χ συµβαίνει όταν ένα χονδρόκοκκο αδρανές αδειάζεται από µεγάλο ύψος ή όταν αναµοχλεύεται. να αποφεύγεται η ανάµιξη διαφορετικών αδρανών, όπως π.χ συµβαίνει όταν δύο σωροί εφάπτονται χωρίς ενδιάµεσο χώρισµα. να αποφεύγεται η ρύπανσή τους από επιβλαβείς προσµίξεις (χώµα, λύµατα κ.τ.λ). Η αποθήκευση των αδρανών στο εργοτάξιο γίνεται σύµφωνα µε τα αναφερόµενα στη ΣΚ -319 και η µείωση του δείγµατος στην επιθυµητή ποσότητα για δοκιµές σύµφωνα µε τα αναφερόµενα στη ΣΚ Στην περίπτωση που τα αποτελέσµατα ελέγχου του δείγµατος των αδρανών δεν συµφωνούν µε τις απαιτήσεις του κανονισµού αυτού, γίνονται δύο ακόµη δειγµατοληψίες και υπολογίζονται οι µέσοι όροι των αποτελεσµάτων ελέγχου των τριών δειγµατοληψιών (αν πρόκειται για έλεγχο κοκκοµετρικών διαβαθµίσεων υπολογίζονται οι µέσοι όροι των διερχοµένων από κάθε κόσκινο). Αν και αυτοί οι µέσοι όροι δεν συµφωνούν µε τις απαιτήσεις του κανονισµού αυτού, ο σωρός των αδρανών από τον οποίο έγινε η δειγµατοληψία απορρίπτεται. Στην περίπτωση που οι σωροί σχηµατίζονται από αδρανή που µεταφέρονται µε µεταφορική ταινία, η δειγµατοληψία πρέπει να γίνεται στη µεταφορική ταινία. Όταν οι σωροί σχηµατίζονται από αδρανή που µεταφέρονται από αυτοκίνητο ή γερανό η δειγµατοληψία πρέπει να γίνεται στους σωρούς. Το δείγµα σχηµατίζεται από µικρές ποσότητες που παίρνονται µε φτυάρι από δέκα τουλάχιστον τυχαία σηµεία της ελεύθερης επιφάνειας του σωρού. εν θα γίνεται δειγµατοληψία από το κάτω πέµπτο του ύψους του σωρού. 17

18 1.9 Έλεγχος των αδρανών Αντοχή σε θλίψη Η αντοχή του αδρανούς είναι αποφασιστική για την αντοχή του σκυροδέµατος. Το µητρικό πέτρωµα βάσει του κανονισµού πρέπει να έχει θλιπτική αντοχή τουλάχιστον 65Mpa (ΕΛΟΤ 408),αλλά ο ΚΤΣ προβλέπει δυνατότητα χρήσης και χαµηλότερης αντοχής εφόσον από τη µελέτη σύνθεσης αποδειχθεί ότι επιτυγχάνεται η απαιτούµενη αντοχή και ανθεκτικότητα του σκυροδέµατος για το έργο που προορίζονται. Έλεγχος της αντοχής των λίθινων προϊόντων σε θλίψη δεν γίνεται όταν πρόκειται για συνηθισµένα δοµικά στοιχεία (κοινά κονιάµατα, σκυροκονιάµατα κλπ.). Και αυτό γιατί η αντοχή των αδρανών είναι πολύ µεγαλύτερη από την αντοχή των διαφόρων συγκολλητικών ουσιών και εποµένως δεν έχει καµία πρακτική σηµασία ο προσδιορισµός της. Ακατάλληλα από άποψη αντοχής για την παραγωγή αδρανών, θεωρούνται τα αποσαθρωµένα, αποσχιζόµενα, αργιλικά και µαλακά µητρικά πετρώµατα. Σε ορισµένες περιπτώσεις όµως (σκύρα οδοστρωσίας δρόµων βαριάς κυκλοφορίας, σκυροδέµατα υψηλής αντοχής κ.ά) γίνεται έλεγχος της αντοχής των αδρανών σε θραύση. Για τα χονδρά αδρανή (σκύρα, χαλίκια) προσδιορίζονται η εκατοστιαία αναλογία των λεπτών υλικών που προκύπτουν από τη σύνθλιψη µιας ορισµένης ποσότητας χονδρών αδρανών από ένα συγκεκριµένο φορτίο. Ένας άλλος τρόπος ελέγχου της αντοχής σε θραύση είναι, να προσδιορισθεί το φορτίο θλίψεως που χρειάζεται για να προκύψουν λεπτά αδρανή βάρους 10% του βάρους του αρχικού δείγµατος των χονδρών αδρανών. Φόρτωση πετρωµάτων σε ειδικά φορτηγά 18

19 Τα φυσικά αδρανή, τα οποία αποτελούνται κατά το µεγαλύτερο µέρος από χαλαζιακό υλικό, ανταποκρίνονται γενικά στις απαιτήσεις των συνήθων σκυροδεµάτων. Τεχνητά αδρανή, (θραυστά υλικά) για συνήθη σκυροδέµατα, πρέπει να προέρχονται από πετρώµατα µε υψηλή θλιπτική αντοχή σε υγρή κατάσταση (>1000 kp/cm 2 ). Αντοχή σε τριβή Για την κατασκευή σκυροδεµάτων, τα οποία καταπονούνται σε τριβή, όπως π.χ. τα οδοστρώµατα, τα πεζοδρόµια, τα δάπεδα βιοµηχανικών κτιρίων, τα δάπεδα ορισµένων δηµοσίων κτιρίων κ.λ.π, κρίνεται απαραίτητη η υψηλή αντοχή των αδρανών σε τριβή. Η µέθοδος που είναι περισσότερο διαδεδοµένη είναι η δοκιµή Los Angeles. Αντοχή σε επιφανειακή φθορά και κρούση Η δοκιµή αυτή προσδιορίζει την καταλληλότητα των φυσικών αδρανών στο σκυρόδεµα εφόσον το αποτέλεσµα ελέγχου µε τη µέθοδο Los Angeles δεν υπερβαίνει το 40 %. Τη δοκιµή αυτή την εφαρµόζουµε όταν ο προσδιορισµός του µητρικού πετρώµατος από το οποίο προέρχονται τα αδρανή είναι αδύνατος. Στο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ12620 υπάρχουν κατηγορίες αντίστασης σε θρυµµατισµό (προσδιορίζεται µε τη µέθοδο της αντοχής σε Los Angeles και είναι από 15-50). Παρόλο που και στις δύο προδιαγραφές χρησιµοποιείται η δοκιµή του Los Angeles, τα αποτελέσµατα που προκύπτουν δεν είναι άµεσα συγκρίσιµα. Πρακτικά πρόκειται για δύο σχεδόν διαφορετικές δοκιµές, αφού υπάρχουν διαφορές στα ποσοστά συµµετοχής των κλασµάτων στο δείγµα που εισάγεται στον κάδο της µηχανής, στο συνολικό βάρος και στο πλήθος των σφαιρών που εισάγονται στη µηχανή. Επίσης υπάρχει διαφορά και στο κοσκίνισµα. Για τον υπολογισµό της αντίστασης σε θρυµµατισµό σύµφωνα µε το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ12620 χρησιµοποιείται κόσκινο 1,6 mm, ενώ για τον υπολογισµό της αντοχής σε επιφανειακή φθορά και κρούση κατά το πρότυπο του ASTM του Κ.Τ.Σ. 97 χρησιµοποιείται κόσκινο 1,7 mm. 19

20 Μηχανήµατα ανάµιξης αδρανών υλικών Αντοχή στον παγετό Η καταλληλότητα ενός αδρανούς για σκυρόδεµα εξωτερικών δοµικών στοιχείων, καθορίζεται µεταξύ άλλων και από την αντοχή στον παγετό. Αδρανή που παρουσιάζουν υδατοαπορροφητικότητα υπό ατµοσφαιρική πίεση από 0-0,5% κ.β., θεωρούνται ανθεκτικά στον παγετό και δεν απαιτείται δοκιµή ελέγχου. Η άµµος και τα χαλίκια φυσικής προελεύσεως, συλλεκτά ή θραυστά αδρανή, σπάνια προσβάλλονται από το ψύχος. Επικίνδυνα είναι τα αδρανή τα οποία απορροφούν σηµαντική ποσότητα νερού ( ο έλεγχος γίνεται στάζοντας µία σταγόνα νερό πάνω στον ξηρό κόκκο του αδρανούς). Ανθεκτικότητα σε αποσάθρωση Προϋπόθεση για την χρησιµοποίηση των αδρανών στο σκυρόδεµα είναι η σταθερότητα του όγκου και η µη απώλεια υλικού λόγω ύγρανσης, ξήρανσης, ψύξης απόψυξης. Ο προσδιορισµός της ανθεκτικότητας γίνεται µε την επίδραση διαλυµάτων θεϊκών αλάτων (κατά Κ.Τ.Σ 97 συνήθως χρησιµοποιείται το NaSO 4, ενώ στο ΕΛΟΤ ΕΝ12620 µόνο το MgSO 4 ), είτε µε εναλλαγή σε κύκλους ψύξης - απόψυξης. Η επιτρεπόµενη % απώλεια µάζας του χονδρόκοκκου αδρανούς στους κύκλους ψύξης - απόψυξης πρέπει να είναι από 0-4%, ενώ η αντίστοιχη απώλεια µάζας κατά το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ12620 πρέπει να είναι από 0-35%. 20

21 Υγρασία Η υγρασία των αδρανών αποτελείται από την επιφανειακή υγρασία και από την υγρασία των πόρων της µάζας των αδρανών. Μόνο η επιφανειακή υγρασία έχει σηµαντική επίδραση στην παρασκευή του σκυροδέµατος και στην ενυδάτωση των πρώτων ωρών. Το νερό των πόρων επηρεάζει κυρίως τη σκλήρυνση. Η κατάσταση της κορεσµένης στεγνής επιφάνειας των αδρανών, είναι εκείνη η οποία, ούτε παίρνει αλλά ούτε και προσθέτει νερό στο νερό µείξεως του µείγµατος του σκυροδέµατος. Κάθε άλλη κατάσταση υγρασίας των αδρανών, επηρεάζει το νερό µείξεως. Συνήθως τα αδρανή είναι υγρά (λόγω των βροχών και των καιρικών συνθηκών, συγκρατούν υγρασία). Η ποσότητα του νερού που περιέχεται στα αδρανή µε τη µορφή επιφανειακής υγρασίας πρέπει να είναι γνωστή, γιατί προστιθέµενη στο νερό µείξεως µεταβάλλει τον υδατοτσιµεντοσυντελεστή (ο λόγος του νερού προς το τσιµέντο). Ο λόγος αυτός είναι πολύ σηµαντικός, γιατί καθορίζει την αντοχή και άλλες ιδιότητες του σκυροδέµατος. Ο προσδιορισµός της υγρασίας γίνεται στο εργαστήριο µε ξήρανση του υλικού. Σε µεγάλα εργοτάξια συνεχούς λειτουργίας παρασκευής σκυροδέµατος, η υγρασία προσδιορίζεται µε ηλεκτρικές συσκευές, που µετρούν την ηλεκτρική αντίσταση. 21

22 Λατοµείο ανακρυσταλωµένου ασβεστόλιθου Η φαινόµενη πυκνότητα των κόκκων Η πυκνότητα ορίζεται ως η ποσότητα της µάζας που περιέχεται στη µονάδα του όγκου και µετριέται σε g/cm 3 ή t/m 3. Στο ΕΛΟΤ ΕΝ12620 δεν υπολογίζονται ειδικά βάρη, αλλά πυκνότητα αδρανών, ενώ δεν δίνονται όρια πυκνότητας για τα αδρανή που ενσωµατώνονται στο σκυρόδεµα. Στο ΕΝ για τον υπολογισµό της πυκνότητας του χονδρόκοκκου υλικού η προδιαγραφή δίνει την χρήση φλάσκας και εναλλακτικώς το καλάθι. Στο ASTM το ειδικό βάρος του χονδρόκοκκου υλικού υπολογίζεται µε τη χρήση καλαθιού. Η φαινόµενη πυκνότητα των κόκκων των αδρανών είναι η µάζα των κόκκων στη µονάδα του όγκου και αναφέρεται µόνο στους κόκκους των αδρανών και όχι στα κενά του σωρού των αδρανών (φαινόµενη πυκνότητα σωρού). Για τη σωστή σύνθεση σκυροδεµάτων, απαιτείται η γνώση της φαινόµενης πυκνότητας των κόκκων. Ένας αρκετά ακριβής και πρακτικός τρόπος προσδιορισµού της φαινόµενης πυκνότητας των κόκκων είναι ο εξής: ζυγίζεται µε µεγάλη ακρίβεια µια ποσότητα 1000 gr περίπου ξηρών αδρανών Gt και τοποθετείται σε ογκοµετρικό δοχείο χωρητικότητας 1000 cm 3, όπου βρίσκονται ακριβώς 500 cm 3 νερού. Ανακατεύουµε καλά το µείγµα και 22

23 φροντίζουµε να αποµακρύνουµε τις τυχόν σχηµατιζόµενες φυσαλίδες αέρος µε ελαφρά χτυπήµατα πάνω στο τοίχωµα του δοχείου. Αφού διαβάσουµε τον συνολικό όγκο του µίγµατος V (σε cm 3 ), υπολογίζουµε την φαινόµενη πυκνότητα των κόκκων ρ G από την σχέση: ρ G = G t / (v-500) (g/cm 3 ) Συστολή και διαστολή Τα φυσικά αµµοχάλικα και τα πυριγενή πετρώµατα δεν παρουσιάζουν γενικά συστολή και διαστολή λόγω υγρασίας, ενώ άλλα πετρώµατα, όπως είναι η κίσσηρις, παρουσιάζουν αυξοµείωση στον όγκο τους Επιβλαβείς προσµίξεις Οι προσµίξεις των αδρανών, οι οποίες επηρεάζουν αρνητικά την πήξη και τη σκλήρυνση των σκυροδεµάτων, ονοµάζονται επιβλαβείς. Η παρουσία των προσµίξεων αυτών, µπορεί να µειώσει την αντοχή και την ογκοσταθερότητα του σκυροδέµατος και να οδηγήσει στη διάβρωση του σιδηρού οπλισµού. Τέτοιες προσµίξεις µπορούν να είναι: Η παιπάλη Παιπάλη χαρακτηρίζεται το λεπτόκοκκο υλικό που διέρχεται από το κόσκινο τετραγωνικής οπής No 200 (0,074 mm). Μπορεί να είναι άργιλος ή σκόνη από το ίδιο υλικό. Βρίσκεται είτε προσκολληµένη στους κόκκους του υλικού εµποδίζοντας την πρόσφυση των αδρανών µε το κονίαµα, είτε σχηµατίζοντας συσσωµατώµατα δηµιουργώντας αδύνατα σηµεία στην µάζα του σκυροδέµατος, ή ακόµη διασκορπισµένη οµοιόµορφα µέσα στην µάζα του αδρανούς. Η παιπάλη έχει γενικά την ιδιότητα να αυξάνει την αναγκαία ποσότητα νερού στο σκυρόδεµα και να ελαττώνει αντίστοιχα την αντοχή του. Παράλληλα συντελεί στην αύξηση της πλαστικότητας του µείγµατος αδρανών-κονιάµατος. Για τον παραπάνω λόγο, σύµφωνα µε τον Κ.Τ.Σ για τα αδρανή που χρησιµοποιούνται στο σκυρόδεµα το µέγιστο επιτρεπτό ποσοστό παιπάλης 23

24 δεν πρέπει να υπερβαίνει το 16% για την άµµο και το 4% για τα χονδρόκοκκα υλικά (σκύρα, γαρµπίλι, ρυζάκι). Ειδικότερα για άοπλα σκυροδέµατα το ποσοστό παιπάλης στην άµµο µπορεί να φτάσει το 20%. Η παιπάλη της φυσικής άµµου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%. Στο ασφαλτικό σκυρόδεµα και για την στρώση κυκλοφορίας, το ποσοστό παιπάλης των αδρανών πρέπει να βρίσκεται µεταξύ 5-12%. Μεγάλο ποσοστό παιπάλης δίνει στο ασφαλτικό σκυρόδεµα µεγάλη πλαστικότητα. Επειδή η παιπάλη έχει την ιδιότητα να προσκολλάται πάνω στο χονδρόκοκκο υλικό, ο διαχωρισµός της από αυτό µε τον συνήθη τρόπο κοσκινίσµατος είναι αρκετά δύσκολος και όχι πλήρης. Στη συνέχεια θα περιγράψουµε τη διαδικασία µε την οποία υπολογίζουµε την περιεκτικότητα ενός δείγµατος σε παιπάλη. Ξηραίνουµε σε φούρνο στους 105 ο C περίπου 500 gr άµµου. Στη συνέχεια αφού ζυγίσουµε µε ακρίβεια ενός gr το δείγµα το µεταφέρουµε σε δοχείο βρασµού των 800 ml και το γεµίζουµε κατά τα 2/3 µε νερό. To νερό πρέπει οπωσδήποτε να καλύπτει το δείγµα. Με γυάλινη ράβδο ανακατεύουµε δυνατά και µεταφέρουµε το θολό νερό σε άλλο ποτήρι, αφού εξαναγκάσουµε πρώτα να περάσει το αιώρηµα από δύο διαδοχικά κόσκινα. Πρώτα από κόσκινο ανοίγµατος περίπου 1 mm και στη συνέχεια από το κόσκινο No 200. Προσθέτουµε στο πρώτο ποτήρι πάλι νερό και επαναλαµβάνουµε την διαδικασία µέχρι να απαλλαγεί τελείως το υλικό από την παιπάλη. Ένδειξη ότι το δείγµα έχει πλήρως απαλλαγεί από την παιπάλη είναι ότι το υπερκείµενο νερό πρέπει να είναι εντελώς διαυγές. Στη συνέχεια συλλέγουµε µε προσοχή το υλικό που παρέµεινε στο πρώτο ποτήρι και στα δύο κόσκινα και το ξηραίνουµε στο φούρνο. Μετά την ξήρανση ζυγίζουµε µε ακρίβεια. Το ποσοστό της παιπάλης στο δείγµα δίνεται από την σχέση: Παιπάλη % = (Β 1 -Β 2 )/Β 1 *100, όπου Β1:βάρος ξηρού δείγµατος πριν το πλύσιµο, Β2:βάρος ξηρού δείγµατος µετά τη δοκιµή Ταινία 24

25 Ενώσεις που θεωρούνται επιβλαβείς 1) Ενώσεις Θείου προκαλούν διόγκωση και ραγίσµατα. Η αρνητική επίδραση των ενώσεων αυτών στα αδρανή είναι µεγαλύτερη : α) όσο περισσότερο λεπτόκοκκα είναι τα υλικά που περιέχουν θείο (γιατί η επιφάνεια που αντιδρά µε το τσιµέντο είναι µεγαλύτερη) β) όταν οι ενώσεις του θείου είναι υδατοδιαλυτές, όπως π.χ τα θεϊκά αλκάλια, ο γύψος, ο ανυδρίτης κ.λ.π. Το µεγαλύτερο ποσοστό θείου στα αδρανή ως SO 3, δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1% του βάρους των αδρανών που ξεράθηκαν στους 105 ο C. 2) Ενώσεις Σιδήρου προκαλούν διόγκωση και κηλίδες 3) Νιτρικά άλατα και αλογόνα προκαλούν διάβρωση. Η περιεκτικότητα σε Cl πρέπει να είναι <0,2%. 4) Ενώσεις µολύβδου ή ψευδαργύρου προκαλούν µείωση της αντοχής των αδρανών. 5) Χλωριούχες ή φωσφορικές ενώσεις. Επιδρούν στον χρόνο πήξης. 6) Αποσαθρωµένα υλικά. Προκαλούν µείωση αντοχής. 7) Υλικά οργανικής προέλευσης. Οργανικά συστατικά (ζωϊκής ή φυτικής προελεύσεως) διασκορπισµένα ανάµεσα στους κόκκους, είναι δυνατόν να επιβραδύνουν την πήξη του σκυροδέµατος ή να δηµιουργήσουν ρηγµατώσεις ή αποφλοιώσεις στην επιφάνεια του σκυροδέµατος. 8) Γαιάνθρακες ή λιγνίτες προκαλούν µείωση αντοχής. Η περιεκτικότητά τους πρέπει να είναι µικρότερη από 1%. Στα φυσικά αδρανή από θάλασσα η περιεκτικότητα σε άνυδρο χλωριούχο ασβέστιο πρέπει να είναι <1% του βάρους του τσιµέντου. Επίσης οι προδιαγραφές συνιστούν να αποφεύγονται πετρώµατα που περιέχουν: Οπάλιο, ανδεσίτη, ρυόλιθο και δολοµίτες γιατί προκαλούν διόγκωση λόγω αντίδρασης µε τα αλκάλια του τσιµέντου. Για τον προσδιορισµό όλων των παραπάνω απαιτούνται εργαστηριακοί έλεγχοι (χηµική ανάλυση, ορυκτολογική και πετρογραφική εξέταση). Επίσης απαιτείται το ποσοστό των µαλακών κόκκων να µην υπερβαίνει το 3% και οι σβώλοι αργίλου το 0,25%. 25

26 1.11 Κοκκκοµετρική σύνθεση αδρανών Όταν ετοιµάζουµε διάφορα σύνθετα υλικά όπως είναι το σκυρόδεµα, αυτό που παίζει σηµαντικό ρόλο δεν είναι το µέγεθος των κόκκων, αλλά το ποσοστό της κάθε κατηγορίας µεγέθους κόκκων που περιέχεται στη συνολική ποσότητα των αδρανών. ηλαδή η κοκκοµετρική διαβάθµιση των αδρανών. Με µία κατάλληλη αναλογία κόκκων διαφόρων µεγεθών είναι δυνατόν να ελαττώσουµε σηµαντικά τα κενά της άµµου ή των χαλικιών µε αποτέλεσµα την παρασκευή κονιαµάτων µε καλύτερη ποιότητα και µικρότερο κόστος. Ο βασικός λόγος για τον οποίο θέλουµε να πετύχουµε καλή κοκκοµετρική σύνθεση είναι ο εξής: ο όγκος µιας ορισµένης ποσότητας άµµου ή χαλικιών για παράδειγµα, αποτελείται από τον όγκο που καταλαµβάνουν οι κόκκοι και από τον όγκο των κενών, που βρίσκονται µεταξύ των κόκκων. Σ ένα σύνθετο υλικό, η συγκολλητική ύλη (π.χ τσιµέντο) καταλαµβάνει τα κενά και συνδέει τους κόκκους της άµµου µεταξύ τους. Η αντοχή όµως της ύλης αυτής είναι µικρότερη από την αντοχή των κόκκων του αδρανούς και η αξία της πολύ µεγαλύτερη από την αξία των κόκκων της άµµου. Γίνεται λοιπόν φανερό ότι πρέπει να αυξηθεί η πυκνότητα της άµµου. Ο προσδιορισµός της κοκκοµετρικής συνθέσεως γίνεται µε τη χρήση προτύπων κοσκίνων. Τα κόσκινα αυτά έχουν κυλινδρικό πλαίσιο από µέταλλο 26

27 και διάµετρο περίπου 20 cm. Η επιφάνεια κοσκινίσµατος αποτελείται από έλασµα, που φέρει τρύπες µε κυκλική ή τετραγωνική µορφή. Τα πρότυπα κόσκινα συνοδεύονται από ένα υποδοχέα και από ένα κάλλυµα. Ο αριθµός των κοσκίνων που θα χρησιµοποιηθούν και η διάµετρος που θα έχει το κάθε κόσκινο, καθορίζονται από τους κανονισµούς που ισχύουν στα διάφορα κράτη. Λατοµείο ασβεστόλιθου Τα κόσκινα τοποθετούνται το ένα κάτω από το άλλο σε µια συσκευή που µπορεί να προκαλέσει δονητική κίνηση για να επιτευχθεί γρήγορο και καλό κοσκίνισµα(εικόνες 1 και 2). Πρώτο κόσκινο τοποθετείται εκείνο που έχει τις τρύπες µε τη µεγαλύτερη διάµετρο και τελευταίο εκείνο που έχει τις τρύπες µε τη µικρότερη διάµετρο. Το δείγµα που πρόκειται να κοσκινιστεί, θα πρέπει πρώτα να έχει ξηραθεί στους 100 ο C, εάν πρόκειται για άµµο να έχει βάρος περίπου 500 gr, ενώ αν πρόκειται για άµµο και σκύρα µαζί 4500 gr. Μετά το κοσκίνισµα ζυγίζεται το υλικό που παραµένει σε κάθε κόσκινο, και ανάγεται σε εκατοστιαία αναλογία προς το αρχικό βάρος του δείγµατος ή υπολογίζεται το βάρος του υλικού, που διέρχεται από κάθε κόσκινο και ανάγεται πάλι στο αρχικό βάρος του δείγµατος επί τοις εκατό. Με βάση τις ενδείξεις που θα πάρουµε χαράζουµε την κοκκοµετρική καµπύλη του δείγµατος. 27

28 Εικόνα 2 Οι συνηθέστερες εφαρµογές των αδρανών υλικών απαιτούν την ανάµειξη υλικών διαφορετικής κοκκοµετρικής σύστασης. Για παράδειγµα ο Κανονισµός Τεχνολογίας Σκυροδέµατος προβλέπει την ανάµειξη 3 τουλάχιστον κλασµάτων αδρανών για παρασκευή σκυροδέµατος κατηγορίας C20/25 ή µεγαλύτερης. Γνωρίζοντας την κοκκοµετρική διαβάθµιση των επί µέρους κλασµάτων µπορούµε να υπολογίσουµε αυτήν του µείγµατος, που θα προκύψει αν τα αναµείξουµε σε µία γνωστή αναλογία. Επίσης θα πρέπει να είναι γνωστά τα εξής: 1) Υιοθετούνται οι δύο από τις τρεις σειρές προτύπων κοσκίνων που αναφέρονται στο Σχέδιο Προτύπου ΕΛΟΤ 408, µε τις ακόλουθες ονοµασίες: Εικόνα 3 α) Σειρά Γερµανικών Κοσκίνων ή γερµανικά κόσκινα εκείνα που περιγράφονται στα DIN 4187 και DIN β) Σειρά Αµερικάνικων Κοσκίνων ή αµερικάνικα κόσκινα εκείνα που περιγράφονται στο ASTM E11. Τα γερµανικά κόσκινα θα συµβολίζονται µε το n, ενώ τα αµερικάνικα µε το No. 28

29 2) Όλα τα κλάσµατα των αδρανών ενός έργου πρέπει να ελέγχονται µε τη σειρά των κοσκίνων που χρησιµοποιήθηκε στη Μελέτη Συνθέσεως του Σκυροδέµατος. 3) Ως άµµος ορίζεται το κλάσµα το διερχόµενο από το κόσκινο n 8 ή το 3/8 σε ποσοστό 100 % και από το κόσκινο n 4 ή το Νο 4 σε ποσοστό τουλάχιστον 95 %. 4) Τα συνηθέστερα κλάσµατα µε κόκκο µεγαλύτερο από το µέγιστο κόκκο της άµµου είναι το ρυζάκι, το γαρµπίλι (λεπτό,χονδρό) και τα σκύρα. Στο επόµενο κλάσµα µετά την άµµο δεν επιτρέπεται να υπάρχει υλικό διερχόµενο από το κόσκινο n 1 ή Νο 8 σε ποσοστό µεγαλύτερο από 25 %, όπως επίσης και υλικό διερχόµενο από το κόσκινο n 1 ή Νο 16 σε ποσοστό µεγαλύτερο από 2 %. 5) Το ποσοστό των κόκκων της άµµου που περνάει από το κόσκινο n 0,25 δεν πρέπει να υπερβαίνει: α) το 24 % του ξερού βάρους της άµµου, όταν πρόκειται για σκυρόδεµα κατηγορίας C25/30 ή µεγαλύτερης β) Το 30 % του ξερού βάρους της άµµου, όταν πρόκειται για σκυρόδεµα κατηγορίας µικρότερης της C25/30 γ) Το 37 % του ξερού βάρους της άµµου, όταν πρόκειται για άοπλα σκυροδέµατα χωρίς ειδικές απαιτήσεις (στεγανό σκυρόδεµα, ανθεκτικό σκυρόδεµα, σκυρόδεµα δαπέδων, κ.λ.π) Έτσι για να υπολογίσουµε το ποσοστό διερχοµένου του µείγµατος σε κάποιο κόσκινο αθροίζουµε τα γινόµενα του ποσοστού διερχοµένου κάθε κλάσµατος στο συγκεκριµένο κόσκινο επί το ποσοστό συµµετοχής του στο δείγµα. 29

30 Παράδειγµα Η κοκκοµετρική διαβάθµιση που θα προκύψει από την ανάµειξη άµµου σε ποσοστό 30% και σκύρων 70% έχει ως εξής: κόσκινο % διερχόµενο γερµανική σειρά άµµος σκύρα µείγµα 31, ,3* ,7*100 = , ,3* ,7*80 = 86 8, ,3* ,7*30 = 51 4, ,3* ,7*5 = 33,5 2, ,3*92 + 0,7*2 = 29 1,0 70 ~ 0,3*70 = 21 0,5 30 ~ 0,3*30 = 9 0,3 10 ~ 0,3*10 = 3 Στην πλειοψηφία των εφαρµογών η διάταξη των κόκκων των αδρανών υλικών πρέπει να γίνεται κατά τέτοιο τρόπο που το µείγµα να διαθέτει τα λιγότερα κενά, να παρουσιάζει δηλαδή µεγάλη συνεκτικότητα. Παράλληλα όµως υψηλή αντοχή της συνεκτικότητας µεταβάλλει δυσµενώς άλλες ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Για τους παραπάνω λόγους, µε βάση τα πειραµατικά δεδοµένα και την εµπειρία, οι κανονισµοί καθορίζουν περιοχές µέσα στις οποίες πρέπει να βρίσκονται οι καµπύλες κοκκοµετρικής διαβάθµισης των υλικών, ανάλογα µε τις ζητούµενες ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Στη συνέχεια παραθέτουµε ορισµένα κοκκοµετρικά διαγράµµατα αδρανών: 30

31 ιάγραµµα Ι: Ορια κοκκοµετρικής διαβαθµίσεως µίγµατος αδρανών µέγιστου κόκκου n 31,5 ή 1. ιάγραµµα ΙΙ: Ορια κοκκοµετρικής διαβαθµίσεως µίγµατος αδρανών µέγιστου κόκκου n 63 ή 1 1/2 31

32 ιάγραµµα ΙΙΙ: Ορια κοκκοµετρικής διαβαθµίσεως µίγµατος αδρανών µέγιστου κόκκου n 16 ή 1/2. 32

33 Η καµπύλη της κοκκοµετρικής διαβαθµίσεως του µίγµατος των αδρανών που προορίζεται για ωπλισµένο σκυρόδεµα πρέπει να βρίσκεται στην υποζώνη των διαγραµµάτων Ι, ΙΙ, ΙΙΙ και IV ανάλογα µε το µέγιστο κόκκο του χρησιµοποιούµενου αδρανούς. Για σκυρόδεµα κατηγορίας C30/37 ή µικρότερης, ο εργοδότης ή η Υπηρεσία ή ο επιβλέπων του έργου µπορούν να προδιαγράψουν ως περιοχή του µίγµατος τ την υποζώνη Ε των διαγραµµάτων I, II, III, IV. Η υποζώνη Ζ του ιαγράµµατος Ι αφορά µόνο το άοπλο σκυρόδεµα. Η επιλογή της καταλληλότερης καµπύλης από τις θεωρητικά τουλάχιστον άπειρες σε αριθµό που ικανοποιούν τα κριτήρια των κανονισµών, καθορίζεται από τις επι µέρους επιθυµητές ιδιότητες του τελικού προϊόντος, τα διαθέσιµα υλικά, τις εργοταξιακές συνθήκες, το οικονοµικό κόστος. Η αξιολόγηση της κοκκοµετρικής καµπύλης παρουσιάζει σοβαρές δυσκολίες και απαιτεί σοβαρή εµπειρία. Στο παρακάτω σχήµα δίνονται ορισµένες χαρακτηριστικές καµπύλες κοκκοµετρικής διαβάθµισης αδρανών. Όλες οι καµπύλες ικανοποιούν τις απαιτήσεις του συγκεκριµένου κανονισµού. Το σκυρόδεµα όµως θα παρουσιάζει διαφορετικές ιδιότητες, ανάλογα µε τον τύπο της κοκκοµετρικής καµπύλης του σχήµατος και οι οποίες θα είναι: α) Μεγάλη πλαστικότητα και συνοχή. Μεγάλη συστολή ξηράνσεως. Οι ιδιότητες αυτές απορρέουν από τη µεγαλύτερη επιτρεπτή χρήση λεπτότερων υλικών. 33

34 β) Μεγάλη ρευστότητα και αντοχή. Απαιτείται προσοχή στη σκυροδέτηση, γιατί παρουσιάζει τάση για απόµειξη. γ) Οµοιογένεια και ύπαρξη λίγων κενών. Μικρή ρευστότητα. δ) Μικρή πλαστικότητα και ρευστότητα. Απαιτείται µεγαλύτερη ποσότητα τσιµέντου επειδή υπάρχει η µικρότερη δυνατή αναλογία λεπτόκοκκου υλικού. ε) Μικρή πλαστικότητα µε έντονη τάση για απόµειξη Υπολογισµός ποσοστών συµµετοχής κλασµάτων αδρανών υλικών στο µείγµα Ο υπολογισµός των ποσοστών συµµετοχής των διαφόρων κλασµάτων, ώστε το µείγµα που θα προκύψει να έχει κοκκοµετρική διαβάθµιση εντός συγκεκριµένων ορίων, παρουσιάζει κάποιες δυσκολίες. Η επίλυση του προβλήµατος µπορεί να γίνει µε 2 τρόπους. 1 ος τρόπος (διαδοχικών προσεγγίσεων). Ορίζουµε αυθαίρετα τα ποσοστά συµµετοχής κάθε κλάσµατος και µε βάση αυτά υπολογίζουµε την κοκκοµετρική καµπύλη του µείγµατος. Συγκρίνουµε την καµπύλη αυτή µε τα όρια που ορίζουν οι κανονισµοί. Στη περίπτωση που η καµπύλη αυτή δεν βρίσκεται µέσα στα όρια, κάνουµε διόρθωση της αναλογίας αυξάνοντας ή µειώνοντας το ποσοστό κάποιου κλάσµατος. Η κατεύθυνση προς την οποία θα γίνει η διόρθωση φαίνεται από την θέση της καµπύλης σε σχέση µε τα όρια. Αν κάποιο ή κάποια σηµεία της καµπύλης εξέρχονται προς τα πάνω των ορίων της περιοχής σηµαίνει ότι η αναλογία που επιλέξαµε είναι πλούσια σε λεπτόκοκκο υλικό, συνεπώς η διόρθωση πρέπει να γίνει µειώνοντας το λεπτόκοκκο υλικό και αυξάνοντας φυσικά το χονδρόκοκκο. Αν η κοκκοµετρική καµπύλη εξέρχεται των κάτω ορίων, εργαζόµαστε αντίστροφα. Αν και πάλι µε τη νέα αναλογία δεν βρισκόµαστε εντός της επιθυµητής περιοχής, επαναλαµβάνουµε τη διαδικασία. Ακολουθεί ένα παράδειγµα στο οποίο περιγράφεται αναλυτικά η µεθοδολογία που ακολουθείται. 34

35 Παράδειγµα Να βρεθεί η αναλογία που πρέπει να αναµειχθούν τα παρακάτω υλικά (σκύρα, ψηφίδα, άµµος) ώστε η κοκκοµετρική διαβάθµιση του µείγµατος που θα προκύψει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις του Κ.Τ.Σ για οπλισµένο σκυρόδεµα µειωµένης υδατοπερατότητας. ίνονται: α) Συνοπτική περιγραφή απαιτήσεων για θραυστά αδρανή σκυροδέµατος του Κ.Τ.Σ β) Κοκκοµετρικό διάγραµµα µείγµατος αδρανών υλικών µεγίστου κόκκου 31,5 κόσκινο σκύρα άµµος ψηφίδα 31, , , , , , , ,25 16 Σύµφωνα µε τον Κανονισµό Τεχνολογίας Σκυροδέµατος η κοκκοµετρική διαβάθµιση του µείγµατος πρέπει να είναι τέτοια ώστε η κοκκοµετρική καµπύλη του να βρίσκεται εντός της υποζώνης του διαγράµµατος και κατά το δυνατόν στο µέσον αυτής. Ορίζοντας αυθαίρετα το ποσοστό συµµετοχής των τριών κλασµάτων ως εξής: σκύρα 30%, ψηφίδα 20%, άµµος 50%, έχω: κόσκινο 31,5 16,0 8,0 4,0 2,0 1,0 0,50 0,25 % διερχόµενο 100,0 83,2 70,2 57,8 38,0 23,0 14,0 8,0 Παρατηρώ ότι η κοκκοµετρική καµπύλη (α) εξέρχεται σε τρία σηµεία των άνω ορίων του κανονισµού. Συγκεκριµένα στα κόσκινα 8 και 4 το ποσοστό διερχοµένου έπρεπε να ήταν µικρότερο. Συνεπώς θα πρέπει να αυξήσω ελαφρώς το ποσοστό αναλογίας του χονδρόκοκκου υλικού στο µείγµα. Για παράδειγµα αυξάνοντας κατά 10% την αναλογία των σκύρων και µειώνοντας αντίστοιχα αυτή της άµµου έχω: 40% σκύρα, 20% ψηφίδα και 35

36 40% άµµο. Στην περίπτωση αυτή τα αντίστοιχα ποσοστά διερχοµένων του µείγµατος είναι: κόσκινο 31,5 16,0 8,0 4,0 2,0 1,0 0,50 0,25 % διερχόµενο 100,0 77,6 61,6 48,8 30,8 18,6 11,2 6,4 Οπότε και η κοκκοµετρική καµπύλη (β) βρίσκεται εξ ολοκλήρου στην επιθυµητή περιοχή και πλησίον του µέσου αυτής. 2 ος τρόπος. Με βάση τις επιδιωκόµενες ιδιότητες του προϊόντος επιλέγουµε εντός των ορίων των κανονισµών την επιθυµητή κοκκοµετρική καµπύλη, δηλαδή την καµπύλη επιλογής. Στην συνέχεια καταστρώνουµε τόσες εξισώσεις, όσες είναι τα κόσκινα. Αν για παράδειγµα χ, ψ, z είναι οι ζητούµενες αναλογίες των υλικών και Αι, ι, Γι είναι αντιστοίχως τα διερχόµενα ποσοστά των τριών κλασµάτων από το κόσκινο Ι, τότε το διερχόµενο ποσοστό του µείγµατος στο αντίστοιχο κόσκινο θα είναι: Μι = χαι + ψβι + zγι Παράλληλα ισχύει ότι το άθροισµα των ποσοστών των τριών κλασµάτων είναι ίσο µε 100. ηλαδή: x + ψ +z = 1 Χρησιµοποιώντας την µέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων, µπορούµε να βρούµε την καµπύλη εκείνη που πλησιάζει περισσότερο την καµπύλη επιλογής. Πρακτικά το σύστηµα εξισώσεων που προκύπτει µπορεί να επιλυθεί προσεγγιστικά, όπως στο παράδειγµα που ακολουθεί. Αν η λύση 36

37 που προκύψει δεν µας ικανοποιεί, µπορούµε να παρέµβουµε αλλάζοντας ελαφρώς τις αναλογίες των υλικών. Έστω ότι ισχύουν τα δεδοµένα του προηγούµενου παραδείγµατος και επιθυµούµε η κοκκοµετρική καµπύλη του µείγµατος να πλησιάζει κατά το δυνατόν περισσότερο την επιθυµητή καµπύλη του σχήµατος. Στην περίπτωση αυτή προκύπτει το παρακάτω σύστηµα εξισώσεων. Κόσκινο Εξίσωση 31,5 100z + 100ψ + 100χ = 100 1) 16,0 44z + 100ψ +100χ = 78 2) 8,0 14z + 80ψ + 100χ = 61 3) 4,0 6z + 40ψ + 96χ = 42 4) 2,0 10ψ + 72χ = 33 5) 1,0 5ψ + 44χ = 20 6) 0,50 28χ = 12 7) 0,25 16χ = 7 8) z + ψ + χ = 1 9) Από τις εξισώσεις (7) και (8) προκύπτει χ = 0,4285 και χ = 0,4375 αντίστοιχα. εχόµαστε προσεγγιστικά την τιµή χ = 0,43. Με βάση την τιµή του χ και τις εξισώσεις (5) και (6) λαµβάνω αντίστοιχα y = 0,20 και y = 0,23. εχόµαστε προσεγγιστικά την τιµή y = 0,21. Από τις τιµές των χ και y και την εξίσωση (9) προκύπτει ότι z = 0,39. Αντικαθιστώντας τις τιµές των χ, y, z στις εξισώσεις 1-8 προκύπτουν οι παρακάτω τιµές: κόσκινο 31,5 16,0 8,0 4,0 2,0 1,0 0,50 0,25 % διερχόµενο 100, Με βάση τις παραπάνω τιµές του πίνακα λοιπόν λαµβάνω την καµπύλη (ζ). Παρατηρούµε ότι η επιθυµητή καµπύλη ταυτίζεται µε την τελική καµπύλη του µείγµατος (ζ) στα µικρότερου ανοίγµατος κόσκινα. Το γεγονός αυτό τις περισσότερες φορές είναι επιθυµητό, γιατί οι ιδιότητες του τελικού προϊόντος επηρεάζονται περισσότερο από την κοκκοµετρία του υλικού στα µικρά κόσκινα. 37

38 1.13 Οι κοκκοµετρικές καµπύλες στην τεχνολογία του σκυροδέµατος Για να έχει τελικά, το σκυρόδεµα που θα παρασκευασθεί τη µεγαλύτερη αντοχή θα πρέπει να πετύχουµε όσο το δυνατόν µεγαλύτερη συµπύκνωση των κόκκων των αδρανών και το βέλτιστο το οποίο βρίσκεται µεταξύ των παρακάτω προτάσεων: Τα κενά των µεγαλύτερων κόκκων πρέπει να πληρώνονται µε κόκκους µικρότερης διαµέτρου, ώστε ο συνολικός όγκος των κενών των αδρανών να είναι όσο το δυνατόν µικρότερος. Έτσι όµως αυξάνεται η συνολική ειδική επιφάνεια του µείγµατος των αδρανών. Τα αδρανή πρέπει να είναι χονδρόκοκκα, γιατί έτσι µειώνεται η απαιτούµενη ποσότητα τσιµεντοπολτού που είναι απαραίτητη για να συγκολλήσει τους κόκκους. Η θεµελειώδης άποψη είναι ότι οι κόκκοι πρέπει να διατάσονται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε κάθε οµάδα, από άποψη διαµέτρου, να εισχωρεί στη θέση των κενών που σχηµατίζουν οι κόκκοι της αµέσως µεγαλύτερης οµάδας. Όταν 38

39 αυτό συµβαίνει, τότε το τελικό µείγµα θα διαθέτει τα λιγότερα κενά και εποµένως µεγαλύτερη πυκνότητα. Πολλές προτάσεις έγιναν στο παρελθόν για τη µαθηµατική διατύπωση µιας τέτοιας καµπύλης. Ο Fuller δίνει ως ιδεατή καµπύλη, από την άποψη αυτή, παραβολή της µορφής: Α= d 100 D 1 2 Όπου Α = το διερχόµενο ποσοστό αδρανών d = η διάµετρος των οπών του κοσκίνου D = η µεγαλύτερη διάµετρος των κόκκων. Οι συνεχείς κοκκοµετρικές καµπύλες χαρακτηρίζονται µε τα γράµµατα A, B και C. Επειδή οι κοκκοµετρικές καµπύλες δεν µπορούν να εφαρµοσθούν στην πράξη, χρησιµοποιούνται αντ αυτών περιοχές, µεταξύ των κοκκοµετρικών καµπυλών. Μείγµατα µεταξύ A και B, χαρακτηρίζονται σαν ευνοϊκά και µεταξύ 39

40 B και C σαν ανεκτά ή χρησιµοποιήσιµα. Σε ειδικές περιπτώσεις χρησιµοποιούνται και µείγµατα εκτός των ανωτέρω περιοχών. Μείγµατα άνω της C, απαιτούν πολύ τσιµεντοπολτό, ενώ κάτω της A, είναι δυσκατέργαστα Κοκκοµετρική σύνθεση µείγµατος αδρανών από διαφορετικές κοκκοµετρικές οµάδες Πολλές φορές ο κατασκευαστής χρειάζεται να συνθέσει ένα µείγµα από διαφορετικές κοκκοµετρικές οµάδες µε µία συγκεκριµένη κοκκοµετρική διαβάθµιση. Για παράδειγµα για την σύνθεση µείγµατος που να βρίσκεται στην ευνοϊκή περιοχή, µεταξύ A και Β και να πλησιάζει τη Β, µας δίνονται οι κοκκοµετρικές οµάδες 0/4 και 4/16. Η κοκκοµετρική σύσταση των οµάδων αυτών φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. 40

41 ιάµετρος σε mm 0,25 0, Κοκκοµετρική καµπύλη Α Κοκκοµετρική καµπύλη Β Κοκκοµετρική οµάδα 0/ Κοκκοµετρική οµάδα 4/ η δοκιµή 56% της οµάδας 0/4 3,4 15,7 34,7 45,4 50, % της οµάδας 4/16 0,5 0,9 1,3 1,8 3, Σύνθεση του νέου µείγµατος 3,9 16,6 36,0 47,2 54, η δοκιµή 51% της οµάδας 0/4 3,0 14,3 31,6 41,3 46, % της οµάδας 4/16 0,5 1,0 1,5 2,0 3,4 16,7 49 Σύνθεση του νέου µείγµατος 3,5 15,3 32,1 43,3 49,8 67,7 100 Υπάρχουν δύο µέθοδοι για να προσδιορίσουµε τη σύνθεση: α) µε την υπολογιστική µέθοδο µε δοκιµές, η οποία είναι και η βασικότερη β) µε τη γραφική µέθοδο, την οποία την εφαρµόζουµε όταν πρόκειται για σύνθεση µείγµατος από περισσότερες των δύο κοκκοµετρικές οµάδες. Στην πρώτη µέθοδο ακολουθείται η εξής διαδικασία. Το ποσοστό που διέρχεται το κόσκινο 4mm είναι 56% στην κοκκοµετρική καµπύλη B, ενώ µεγαλύτερο από 4mm είναι το 44%. Σαν πρώτη προσέγγιση λοιπόν υπολογίζουµε το µείγµα µε αναλογίες 56% από την οµάδα 0/4 και 44% από την οµάδα 4/16 σύµφωνα µε τον παραπάνω πίνακα. Προσθέτουµε στη συνέχεια τα επί µέρους ποσοστά για να πάρουµε τη σύνθεση του νέου µείγµατος. Η σύνθεση του νέου µείγµατος δεν ικανοποιεί τον αρχικό όρο που θέσαµε, γιατί δεν βρίσκεται στην ευνοϊκή περιοχή κοντά στην B. Συνεχίζουµε λοιπόν µε τη δεύτερη προσέγγιση, παίρνοντας από την οµάδα 0/4 ποσοστό 51% και από την οµάδα 4/16 ποσοστό 49%. Βλέπουµε λοιπόν σύµφωνα µε το σχήµα 3.18 ότι µόνο τα ποσοστά 43,3 και 32,1 δεν βρίσκονται µέσα στην ευνοϊκή περιοχή. Εάν µε τις διάφορες δοκιµές υπάρχουν ποσοστά διαφόρων κόκκων τα οποία δεν βρίσκονται µέσα στην ευνοϊκή περιοχή και εφ όσον έχει 41

42 αποφασιστεί ότι δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί η σύνθεση που προέκυψε από τις δοκιµές, τότε θα πρέπει να βελτιωθούν τα συγκεκριµένα ποσοστά. Β. Η εξόρυξη του πετρώµατος στο λατοµείο 2.1 Γενικά στοιχεία στον τοµέα παραγωγής λατοµείου Το πιο σηµαντικό από τα αδρανή υλικά που παράγει ένα λατοµείο είναι η άµµος. Ένα υλικό που χρησιµοποιείται κυρίως ως πρώτη ύλη για την παραγωγή τσιµέντου. Η ποιότητά της καθορίζει και τη τελική ποιότητα του σκυροδέµατος αφού το σχήµα του κόκκου, η κοκκοµετρική διαβάθµισή της και η υγρασία επηρεάζουν τη χρησιµοποιούµενη ποσότητα τσιµέντου και νερού προκειµένου να επιτευχθεί η απαραίτητη συνεκτικότητα των υλικών και άρα το κόστος παραγωγής. 42

43 Σε παγκόσµιο επίπεδο δύο είναι οι τυποποιηµένες καµπύλες άµµου, κατά ASTM (αµερικάνικο πρότυπο) και κατά DIN (γερµανικό πρότυπο). Στο αντίστοιχο ελληνικό πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ12620, τα κόσκινα µε βάση το αµερικάνικο πρότυπο καταργούνται και καθιερώνονται πλέον αυτά της σειράς DIN προσθέτοντας µία µόνο διαβάθµιση του αµερικάνικου πρότυπου. Στην ελληνική αγορά ορίζονται επακριβώς οι προδιαγραφές της άµµου όσον αφορά τη κοκκοµετρική διαβάθµισή της στον Κ.Τ.Σ.-97, (Κανονισµός Τεχνολογίας Σκυροδέµατος -97). Ο ορισµός αυτός της ποιότητας της άµµου δηµιουργεί υποχρεώσεις στη παραγωγική διαδικασία των λατοµείων ώστε να πληρούν τα πρότυπα αυτά. Στα ελληνικά λατοµεία για την παραγωγή θραυστής ασβεστολιθικής άµµου ακολουθείτε το πρότυπο: Α θραύση - Α διαλογή - Β θραύση - Β διαλογή αµµοτριβείο Γ διαλογή. Σε αυτή τη διάταξη, η άµµος αποµακρύνεται και από την Β διαλογή και από την Γ διαλογή, κάτι το οποίο µε βάση το γεγονός ότι ο ελληνικός ασβεστόλιθος κατά κανόνα δεν είναι φθοροποιός ήταν και η πιο οικονοµική λύση από πλευράς κόστους παραγωγής. Η πιο σωστή όµως λύση στην παραγωγή άµµου, είναι τα αµµοτριβεία να παράγουν το σύνολο της άµµου και η διαλογή της να γίνεται στο τέλος, Γ διαλογή. Αυτό όµως προϋποθέτει τριβεία χαµηλής παιπάλης που όµως θα πρέπει να τροφοδοτούνται µε σταθερής κοκκοµετρίας υλικό και να έχουν µεγάλη παραγωγική ικανότητα. Τα καθιερωµένα αµµοτριβεία µε σφυριά έχουν το πλεονέκτηµα της µεγάλης παραγωγής αλλά παράγουν και υψηλά ποσοστά παιπάλης λόγω της τριβής του υλικού στις σχάρες. Επίσης έχουν σχετικά υψηλό κόστος ανά τόνο λόγω των µεγάλων φθορών και της συχνής αλλαγής των σφυριών, αλλά και της µεγάλης απορροφηµένης ισχύος ιδίως κατά τη θραύση του γαρµπιλιού. Τέλος το σχήµα του κόκκου δεν είναι το ιδανικό, κάτι που θα µειώσει τη ποσότητα του αναγκαίου τσιµέντου για τη παραγωγή σκυροδέµατος. 43

44 Λατοµείο Τιτάν Το λατοµείο του ρυµού, το οποίο µάλιστα επισκέφτηκα πρόσφατα, παράγει την πρώτη ύλη που θα χρησιµοποιηθεί για την παραγωγή τσιµέντου από την τσιµεντοβιοµηχανία ΤΙΤΑΝ. Είναι λοιπόν βασικό να δοθούν ορισµένα σηµαντικά στοιχεία που αφορούν την παραγωγή τσιµέντου και που επηρεάζουν άµεσα τον τρόπο µε τον εκτελούνται οι εργασίες στο εργοτάξιο. Τα κύρια συστατικά για την παραγωγή τσιµέντου είναι: ανθρακικό ασβέστιο, πυρίτιο, αλουµίνα και οξείδιο σιδήρου. Επειδή τα συστατικά αυτά σπάνια βρίσκονται στην αναλογία που χρειάζεται µέσα σε µία µόνο πρώτη ύλη, επιλέγουµε µίγµα που να περιέχει υψηλό ποσοστό ασβέστου µαζί µε άλλο λιγότερο ασβεστούχο αλλά µε υψηλότερο ποσοστό των άλλων συστατικών. Η τσιµεντοβιοµηχανία ΤΙΤΑΝ έχει σαν στόχο να πετύχει ένα ποσοστό οξειδίου του ασβεστίου (CaO) γύρω στο 45,2%. Το CaO προκύπτει κατά τη χηµική επεξεργασία του ανθρακικού ασβεστίου (CaC0 3 ) που υπάρχει στον ασβεστόλιθο. Ανάλογα µε την περιεκτικότητα της παραγόµενης πέτρας σε CaCO 3, διακρίνονται τα αντίστοιχα µέτωπα σε υψηλής τιτλοδότησης και χαµηλής τιτλοδότησης. Η ΤΙΤΑΝ χρησιµοποιεί πετρώµατα δύο λατοµείων: της Ν.Ευκαρπίας και του ρυµού σε αναλογία περίπου 60/40 αντίστοιχα. Το λατοµείο του ρυµού έχει οµοιογενές υψηλής τιτλοδότησης πέτρωµα που δίνει CaO έως και 55%, µεγαλύτερο από το στόχο της ΤΙΤΑΝ(45,2%). Το λατοµείο της Ν.Ευκαρπίας έχει σύσταση πετρωµάτων που του δίνει τη δυνατότητα να παράγει πέτρα και υψηλής και χαµηλής περιεκτικότητας σε 44