ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. 1. ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Ιστορία σκυροδέματος...7 Έννοια και σύσταση σκυροδέματος...10 Διάκριση σκυροδέματος...

Transcript

1 1

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος σπουδών του τμήματος «Πολιτικών έργων υποδομής» του Α.Τ.Ε.Ι. Αθήνας, υπό την επίβλεψη του καθηγητή κ. Αθανάσιου Αυτουσμή. Το αντικείμενο της σχετίζεται με την μελέτη σύνθεσης του σκυροδέματος, την εύρεση της απαιτούμενης αναλογίας των κύριων συστατικών του σκυροδέματος για τις διάφορες κατηγορίες του. Ο ακριβής δηλαδή προσδιορισμός της ποσότητας του τσιμέντου, του νερού και των αδρανών υλικών, οι οποίες πρέπει να αναμιχθούν, ώστε να παρασκευαστεί 1 m σκυροδέματος, το οποίο να έχει προκαθορισμένες ιδιότητες. Η εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη, το θεωρητικό κομμάτι όπου γίνεται μια εκτενής αναφορά πάνω στο σκυρόδεμα και το υπολογιστικό μέρος όπου μέσω των μεθοδολογιών που περιγράφονται και ακολουθήθηκαν, δίνονται συγκεκριμένα αποτελέσματα για κάθε μία από τις μεθόδους. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια ιστορική αναφορά πάνω στο σκυρόδεμα,περιγράφεται η έννοιά του,η σύστασή του όπως και οι διάφορες διακρίσεις του. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύονται τα συστατικά εκείνα που αποτελούν τις πρώτες ύλες για την παρασκευή του σκυροδέματος, ενώ στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται διάφορα θέματα γύρω από το σκυρόδεμα όπως τα διάφορα είδη του,οι ιδιότητες του νωπού και του σκληρυμένου σκυροδέματος, οι χρήσεις του κ.α. Τέλος, το τέταρτο κεφάλαιο αναφέρεται στη μελέτη συνθέσεως, περιγράφονται οι διάφοροι παράγοντες που μπορεί να την επηρεάσουν,αναλύονται οι απαραίτητες ενέργειες που πρέπει να πραγματοποιηθούν,οι βασικές σχέσεις όπως και τα δεδομένα του προβλήματος. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται τρεις μέθοδοι υπολογισμού των απαραίτητων ποσοτήτων υλικών για την παραγωγή σκυροδέματος. Γίνεται επίλυση για τις διάφορες κατηγορίες σκυροδέματος και παρουσιάζονται στο τέλος όλα τα αποτελέσματα μέσω πινάκων αλλά και διαγραμμάτων ώστε να παρουσιαστούν καλύτερα και να γίνουν πιο κατανοητά τα αποτελέσματα της κάθε μεθόδου. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Ιστορία σκυροδέματος Έννοια και σύσταση σκυροδέματος Διάκριση σκυροδέματος ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 2.1. ΤΣΙΜΕΝΤΟ Γενικά Η διαδικασία παραγωγής Ενυδάτωση τσιμέντου Φαινόμενα που συνοδεύουν την ενυδάτωση α. Συστολή ενυδατώσεως β. Θερμότητα ενυδατώσεως Τύποι και κατηγορίες τσιμέντου Εφαρμογές του τσιμέντου Τσιμέντα που χρησιμοποιούνται κυρίως στην Ελλάδα Eίδη τσιμέντων και κύρια χρήση τους Προστιθέμενα και συναλαθόμενα με τις εκβολάδες υλικά Συσκευασία και αποθήκευση τσιμέντου ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ Γενικά Κατάταξη αδρανών ανάλογα με την προέλευσή τους Κατηγορίες των αδρανών υλικών ανάλογα με το μέγεθός τους Κοκκομετρική διαβάθμιση αδρανών α. Πρότυπα κόσκινα β. Κοκκομετρικές καμπύλες μεγέθους αδρανών γ. Μορφή των κόκκων Μηχανικά χαρακτηριστικά Φυσικά Χημικά χαρακτηριστικά Περιεκτικότητα σε επιβλαβείς προσμίξεις Αποθήκευση - Δειγματοληψία ΝΕΡΟ

4 2..1. Γενικά Πόσιμο νερό Θαλασσινό νερό ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΜΙΚΤΑ ΤΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Γενικά Σύντομη περιγραφή των διάφορων κατηγοριών προσμίκτων α. Επιταχυντικά πρόσμικτα β. Επιβραδυντικά πρόσμικτα γ. Αερακτικά πρόσμικτα δ Ρευστοποιητικά πρόσμικτα ε. Στεγανοποιητικά πρόσμικτα στ. Πρόσμικτα για το σκυρόδεμα υπό πίεση...6.γενικα ΠΕΡΙ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ.1. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΝΩΠΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ.1.1. Γενικά Απόμειξη Εξίδρωση Εργασιμότητα α. Επίτευξη βέλτιστης εργασιμότητας β. Μέτρηση εργασιμότητας ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΚΛΗΡΥΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ.2.1. Γενικά Αντοχή στην θλίψη Αντοχή στον εφελκυσμό και στην κάμψη Αντοχή στην τριβή Ανθεκτικότητα Πορώδες και στεγανότητα Παράγοντες που επηρεάζουν τις ιδιότητες του σκληρυμένου σκυροδέματος Μεταφορά και διάστρωση του νωπού σκυροδέματος Συμπύκνωση νωπού σκυροδέματος Συντήρηση νωπού σκυροδέματος ΔΙΑΦΟΡΑ ΕΙΔΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ.4.1. Άοπλο σκυρόδεμα Οπλισμένο σκυρόδεμα Προεντενταμένο σκυρόδεμα

5 .5. ΕΙΔΙΚΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΑ.5.1. Σκυρόδεμα υψηλής αντοχής Αεροσκυρόδεμα Στεγανά σκυροδέματα Αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα Ινοπλισμένο σκυρόδεμα Ελαφρά σκυροδέματα Εκτοξευόμενο σκυρόδεμα Κυριότερες χρήσεις σκυροδέματος ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗΣ 4.1. Η έννοια της Μελέτης Σύνθεσης Αναλογία μίξης υλικών Λόγος νερού-τσιμέντου ω (υδατοτσιμεντοσυντελεστής) Ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιμέντο Μέγιστος κόκκος αδρανών Απαιτήσεις για το σκυρόδεμα Διαδικασία μελέτης σκυροδέματος Τα δεδομένα του προβλήματος Απαιτούμενες ενέργειες για την πραγματοποίηση της Μ. Σ Βασικές Σχέσεις της Μελέτης Σύνθεσης Ο ρόλος των πρόσθετων Τα δεδομένα και ζητούμενα του προβλήματος...61 Β. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Δεδομένα...62 Α' υπολογιστικός τρόπος (Μελέτη Συνθέσεως κατά το Ν.Κ.Τ.Σ. '97)...6 Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 8/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 12/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 16/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 20/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 25/

6 B' υπολογιστικός τρόπος (Μ.Σ. κατά τον Αμερικάνικο Κανονισμό ACI 211.1)...81 Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 8/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 12/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 16/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 20/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 25/ Γ' υπολογιστικός τρόπος...94 Διαδικασία προσδιορισμού των ποσοτήτων των υλικών κατά τον Γ' υπολ. τρόπο...94 Σύνθεση δεδομένων κοκκομετρικών γραμμών των αδρανών υλικών...96 Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 8/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 8/10, (για υγρά αδρανή) Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 12/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 12/15, (για υγρά αδρανή) Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 16/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 16/20, (για υγρά αδρανή) Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 20/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 20/25, (για υγρά αδρανή) Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 25/ Μ.Σ. για την κατηγορία σκυροδέματος C 25/0, (για υγρά αδρανή)...11 Συγκεντρωτικά αποτελέσματα και για τις μεθόδους υπολογισμού Τα αποτελέσματα μέσα από διαγράμματα Βιβλιογραφία

7 1. ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 1.1 Ιστορία σκυροδέματος και τσιμέντου Το σκυρόδεμα υπό την ευρύτερη του έννοια, δηλαδή ως υλικό που κατασκευάζει ο άνθρωπος με τη χρήση κάποιου συνδετικού υλικού μέσα στο οποίο προσθέτει διάφορα άλλα φυσικά υλικά που συνδέονται με τη συγκολλητική του δράση και σχηματίζουν ένα νέο στερεό υλικό, έχει ιστορία 9000 ετών. Το αρχαιότερο γνωστό σήμερα σκυρόδεμα χρονολογούμενο από το 7000 π.χ. βρίσκεται στη νότια Γαλιλαία, Yiftah El, Ισραήλ. Ανακαλύφθηκε το 1985 από μία μπουλντόζα στη διάνοιξη ενός δρόμου. Στη μεγάλη πυραμίδα στην Γκίζα στην Αίγυπτο (2500 π.χ.) οι λίθοι που χρησιμοποιήθηκαν είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους με κάποιο κονίαμα από ασβέστη ή γύψο. Στην ίδια χώρα, στις αρχαίες Θήβες, υπάρχει τοιχογραφία με αναπαράσταση των εργασιών παρασκευής ασβεστοκονιάματος και χτισίματος με το υλικό αυτό. Οι αρχαίοι Αιγύπτιοι επίσης χρησιμοποιούσαν άχυρα για να αυξήσουν την αντοχή πλίνθων κατά την ξήρανσή τους. Η τέχνη αυτή του χτισίματος φαίνεται ότι μεταφέρθηκε και στην αρχαία Ελλάδα όπου χρησιμοποιήθηκαν διάφορα μίγματα ασβέστη για χτίσιμο και για επικάλυψη πλίνθων φτιαγμένων από πηλό και ξεραμένων στον ήλιο. Ο Ρωμαίος συγγραφέας Vitruvius αποτελεί μία σημαντική πηγή πληροφοριών για την αρχαία Ελληνική αρχιτεκτονική και οικοδομική. Χρησιμοποιεί την ελληνική λέξη " έ μ π λ ε κ τ ο ν " για να περιγράψει ένα "πρόδρομο" του σημερινού σκυροδέματος, υλικό που αποτελείται από ένα συνδετικό κονίαμα στο οποίο αναμιγνύονται μικρά τεμάχια λίθων. Οι αρχαίοι Έλληνες χρησιμοποίησαν διάφορα υδραυλικά κονιάσματα εκ των οποίων τα σημαντικότερα ήταν: 1)τριμμένα κεραμίδια ή πλίνθοι με ασβέστη κυρίως σε θαλάσσια έργα (Δειλός, Ρόδος βίλα ελληνιστικής περιόδου). 2)Διάφορα άλλα υλικά, όπως τέφρες (Κόρτυς Αρκαδία), σιδερόσκονη (Αγορά Αθηνών), πρωτοξείδιο του μολύβδου (Λαυρίων). )Mίγμα ασβέστη και ηφαιστειακής γης από τη Θήρα ή τη Νίσυρο στην Ελλάδα ή τη Δικαιαρχεία, αργότερα Pozuoli, στην ελληνική αποικία της Ιταλίας κοντά στη Napoli (Νεάπολη). Το μίγμα αυτό έχει τη δυνατότητα να πήζει και να σκληραίνει μέσα στο νερό (υδραυλική κονία) και δε διαλύεται από νερό όπως τα ασβεστοκονιάματα. Από την άποψη αυτή το μίγμα ασβέστη και ηφαιστειακής γης είναι πολύ συγγενές με το τσιμέντο και θα μπορούσε να θεωρηθεί ως "πρόδρομο" υλικό του σημερινού τσιμέντου. (Σήμερα παρασκευάζονται και έχουν ευρύτατη χρήση τσιμέντα με προσθήκη ποζολάνης, τα ποζολανικά τσιμέντα). Τέτοιο μίγμα φαίνεται ότι χρησιμοποιήθηκε για να γίνει υδατοστεγανή δεξαμενή χωρητικότητας 600 m στο ναό της Αθηνάς στην αρχαία Κάμιρο στη Ρόδο, καθώς και στην κατασκευή του λιμανιού του Πειραιά 7

8 (Ζέα). Επίσης μίγματα ασβέστη τριμμένης ηφαιστειακής γης και μαρμαρόσκονης χρησιμοποιήθηκαν εκτεταμένα στην κατασκευή σοβάδων, ειδικών επικαλύψεων για να αποτελέσουν την επιφάνεια για ζωγραφική (στούκο) αλλά και για "συγκόλληση σπασμένων τεμαχίων μαρμάρων" (αρχαϊκός ναός Αρτέμιδος). Εικόνα 1 Εικόνα 1.Δεξαμενή νερού χωρητικότητας 600 τόνων στην Κάμιρο Ρόδου,500 π.χ. Εικόνα 2.Κομμάτι σκυροδέματος που απεκόπη από την Κάμιρο για μελέτη Εικόνα 2. Οι Ρωμαίοι φαίνεται ότι από το 00 π.χ. πήραν τις γνώσεις αυτές από τους Έλληνες, πιθανότατα των Ελληνικών αποικιών της Ιταλίας, και τις ανέπτυξαν σε μεγάλο βαθμό τόσο ως προς τα ασβεστοκονιάματα (αερικά κονιάματα) όσο και ως προς τη χρήση μίγματος ασβέστη και ηφαιστειακής γης (υδραυλικά κονιάματα). Την ηφαιστειακή γη την προμηθεύονταν από το χωριό Pozzuoli κοντά στο Βεζούβιο. Το χωριό αυτό έδωσε το όνομα "Ποζολάνη" στα ηφαιστειακά υλικά αλλά και σε τεχνικά υλικά με τις ίδιες περίπου ιδιότητες (ορισμένες Ιπτάμενες Τέφρες- πυριτική παιπάλη) που χρησιμοποιούνται σε μεγάλη έκταση σήμερα (Ποζολανικά τσιμέντα- ποζολανική χημική αντίδραση). Ένα από τα πρώτα σημαντικά έργα των Ρωμαίων είναι το αρχαίο Θέατρο Πομπηίας χωρητικότητας θεατών (75 π.χ.). Ακολουθούν πλήθος θαυμαστών από τεχνικής και αρχιτεκτονικής άποψης έργων, όπως το Κολοσσιαίο (82 μ.χ.), το Πάνθεον (12 μ.χ.) και τα διάφορα υδραγωγεία, όπως το υδραγωγείο στη πόλη Nimes στη Γαλλία (150 μ.χ.). Αξιομνημόνευτο είναι το γραπτό κείμενο που περιγράφει την παρασκευή του αρχαίου αυτού τσιμέντου και ανήκει στον Vitruvius το 1 π.χ. στο οποίο δίνονται οδηγίες στους αρχιτέκτονες για την παρασκευή κονιάματος που "πήζει τόσο στον αέρα όσο και μέσα στο νερό". Είναι επίσης γνωστό ότι οι Ρωμαίοι προσέθεταν μερικές φορές στο "σκυρόδεμα" διάφορα υλικά για να βελτιώσουν τις ιδιότητές του και τα υλικά αυτά μπορούν να θεωρηθούν ως "πρόδρομα" των σήμερα χρησιμοποιούμενων "χημικών προσθέτων". Για παράδειγμα, χρησιμοποίησαν αίμα του οποίου η δράση είναι παρόμοια με εκείνη των αερακτικών προσθέτων (υλικών που εισάγουν αέρα στο σκυρόδεμα με σκοπό να βελτιώσουν την ανθεκτικότητά του στη δράση του παγετού και να αυξήσουν την εργασιμότητά του). Επίσης ενδιαφέρον παρουσιάζει η προσθήκη κατά την ανάμιξη τριχών αλόγου "πρόδρομο" υλικό 8

9 των χρησιμοποιούμενων σήμερα πλαστικών και χαλύβδινων ινών (ινοπλισμένο σκυρόδεμα). Κατά το μεσαίωνα δεν παρουσιάζεται καμία εξέλιξη. Το πρώτο ουσιαστικά βήμα για τη δημιουργία του τσιμέντου υπό τη μορφή που χρησιμοποιείται σήμερα θα μπορούσε να αποδοθεί στον Άγγλο μηχανικό John Smeaton στα μέσα του μ. X. Στο μηχανικό αυτό ανατέθηκε η κατασκευή ενός φάρου κοντά στο Plymouth, ο οποίος είχε προηγουμένως κατασκευασθεί από ξύλο και είχε δύο φορές καταστραφεί, αρχικά από πυρκαϊά και τελικά από θύελλα. Ήταν πλέον αυτονόητο ότι ο φάρος θα έπρεπε να κατασκευαστεί από πέτρα αλλά η γειτνίαση με τη θάλασσα και η βραδύτητα πήξεως και σκλήρυνσης των ασβεστοκονιαμάτων δεν επέτρεπαν το ασφαλές χτίσιμο. O Smeaton άρχισε να ερευνά τα διάφορα υλικά και διαπίστωσε ότι τα ασβεστοκονιάματα με ασβέστη ο οποίος έχει παρασκευαστεί από το ψήσιμο ασβεστόλιθου που περιείχε άργιλο (δηλαδή πυρίτιο και αργίλιο) μπορούσαν να πήξουν τόσο στον αέρα όσο-και σπουδαιότερο- μέσα στο νερό(υδραυλικός ασβέστης). Αυτή η παρατήρηση θεωρείται ότι αποτελεί το πρώτο σημαντικό βήμα για την παραγωγή του τσιμέντου με τη μορφή που παράγεται σήμερα. Σαράντα χρόνια μετά ένας άλλος Άγγλος ο James Parker πατεντάρει ένα φυσικό υδραυλικό τσιμέντο που παρασκευάζει θερμαίνοντας (ασβεστοποιώντας) ακάθαρτο ασβεστόλιθο που περιέχει άργιλο. Το όνομαζει τσιμέντο Parker ή Ρωμαϊκό τσιμέντο. Το 1812 ο Γάλλος Luis Vicat παρασκευάζει συνθετικό υδραυλικό ασβέστη με θέρμανση συνθετικών μιγμάτων ασβεστόλιθου και αργίλου. Η συστηματικότερη όμως παρασκευή τσιμέντου αποδίδεται στον Άγγλο μηχανικό Joseph Aspdin Εικόνα. Αspdin o οποίος έδωσε στο υλικό (για το οποίο πήρε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας) το όνομα που και σήμερα χρησιμοποιείται "τσιμέντο Portland".Tο 1824 ο Aspdin προκειμένου να παρασκευάσει τσιμέντο ανωτέρας ποιότητας δεν χρησιμοποίησε αυτούσια πετρώματα (με τυχαίες αναλογίες των παραπάνω οξειδίων) αλλά μίγμα πετρωμάτων καθένα από τα οποία περιείχε κυρίως κάποιο από τα οξείδια αυτά. Θερμαίνει λεπτά τριμμένη κιμωλία και άργιλο σε κλίβανο ασβεστοποιίας ώσπου 9

10 να φύγει το διοξείδιο του άνθρακα από το μίγμα. Το κρυσταλλωμένο παράγωγο της διαδικασίας αλέθεται στη συνέχεια και λαμβάνει την ονομασία τσιμέντο Πόρτλαντ, γιατί το χρώμα του σκληρυμένου τσιμέντο ήταν πολύ κοντά στις εξαιρετικής ποιότητας πέτρες κτισίματος που εξορύσσονται στην περιοχή του Πόρτλαντ. Έκτοτε το τσιμέντο επεβλήθη με γρήγορο ρυθμό και έφερε πραγματική επανάσταση στην κατασκευή τεχνικών έργων. Έκτοτε η παραγωγή του τσιμέντου εξαπλώθηκε σε όλο τον κόσμο και παρουσίασε σημαντικές εξελίξεις για να φθάσει στο σημερινό επίπεδο εξέλιξης,όπου παράγονται ετησίως σε όλο τον κόσμο πάνω από 1,5 δισεκατομμύρια τόνοι τσιμέντου και το σκυρόδεμα που παρασκευάζεται από το τσιμέντο αυτό υπερβαίνει τα 10 δισεκατομμύρια τόνους. Το γεγονός αυτό καθιστά το τσιμέντο και το σκυρόδεμα από τα σπουδαιότερα δομικά υλικά της εποχής μας. Για να επιτευχθεί όμως αυτό χρειάστηκε να γίνουν σημαντικές πρόοδοι κυρίως τα τελευταία χρόνια όπως ο συνδυασμός του σκυροδέματος με χάλυβα για να παραλαμβάνει τις εφελκυστικές τάσεις, η χρήση προεντεταμένων χαλύβων, η χρήση ινών, μη μεταλλικού οπλισμού, χημικών πρόσθετων (ιδίως των λεγόμενων υπέρ-ρευστοποιητικών) και πολύ λεπτόκοκκων υλικών (ποζολανών) Έννοια και σύσταση σκυροδέματος Είναι το βασικότερο δομικό υλικό της εποχής μας. Θεωρείται το οικονομικότερο και ασφαλέστερο οικοδομικό υλικό, με εξαιρετική σχέση κόστους παρεχόμενων ιδιοτήτων και για το λόγο αυτό είναι αναντικατάστατο. Η λέξη σκυρόδεμα προέρχεται από τη σύνδεση δύο λέξεων: «σκύρα» (μικρά κομμάτια σπασμένης πέτρας, χαλίκια) και «δένω».το σκυρόδεμα θεωρείται σαν τεχνητό στερεό που παράγεται με την ανάμιξη τσιμέντου, νερού με χονδρά αδρανή (χαλίκια) και λεπτότερα αδρανή (άμμος). Μερικές φορές για την βελτίωση ορισμένων ιδιοτήτων του νωπού ή του σκληρυμένου σκυροδέματος εισάγονται στο μίγμα σε κατάλληλες αναλογίες ορισμένες χημικές ουσίες που ονομάζονται πρόσθετα. Το μίγμα αυτό σκληρύνεται χάρη στη χημική αντίδραση τσιμέντου-νερού. Το νερό και το τσιμέντο σχηματίζουν τον τσιμεντοπολτό, μια μορφή δηλαδή κόλλας που συγκολλά τα αδρανή (χαλίκια και άμμο) και έτσι βοηθά στη λήψη ενός ισχυρού λιθώματος. Ο ρόλος του δηλαδή είναι να συνδέει τα κενά μεταξύ των αδρανών και να συνδέει τα αδρανή, μετατρέποντας τα, από σύνολο ισχυρών αλλά ασύνδετων κόκκων σε τεχνητό πέτρωμα. Επιπλέον λειτουργεί σαν λιπαντικό μεταξύ των κόκκων των αδρανών, έτσι ώστε το νωπό σκυρόδεμα να είναι μια ρευστή αλλά συνεκτική μάζα. Η σκλήρυνση αυτή πραγματοποιείται τόσο στον αέρα όσο και μέσα στο νερό,οπότε τα αδρανή συγκολλώνται σε ενιαία μάζα. 10

11 Το σκυρόδεμα είναι εξαιρετικά εύπλαστο υλικό, αφού μπορεί, όταν είναι νωπό, να λάβει οποιαδήποτε μορφή, χαρακτηρίζεται δε από ιδιαίτερες ιδιότητες που προσφέρουν ανθεκτικότητα και προστασία από διάφορα επιθετικά περιβάλλοντα έκθεσης. Χάρη στη μεγάλη ευελιξία του είναι το πιο εύχρηστο δομικό υλικό, έχει τη μοναδική ιδιότητα να περνάει σε μικρό χρονικό διάστημα από τη ρευστή κατάσταση (νωπό) στη στερεά (σκληρυμένο), παρέχοντας τη δυνατότητα να μορφωθεί σε καλούπια κάθε σχήματος που θα μπορούσαμε να επιθυμήσει κανείς, πριν στερεοποιηθεί και αποκτήσει τις τελικές αντοχές του. Το μπετόν στην αρχή είναι σε κατάσταση πλαστική, εύκολα κατεργάσιμο. Όσο περνάει η ώρα και προχωρά η ενυδάτωση αρχίζει και γίνεται άκαμπτο και στο τέλος γίνεται ένα σκληρό λίθωμα, δηλαδή μια τεχνητή πέτρα. Η ιδιότητα αυτή όμως που έχει το σκυρόδεμα να πήζει αρκετά γρήγορα μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα καθώς πρέπει να χρησιμοποιηθεί το αργότερο εντός μίας ώρας και τριάντα λεπτών από τη παραγωγή του. Όσον αφορά το ρυθμό σκλήρυνσης του σκυροδέματος : Σε γενικές γραμμές, σε 1 εβδομάδα αυτό έχει αποκτήσει περί το 70% της τελικής αντοχής του και σε 28 μέρες περί το 90%. Το 100% το αποκτά μετά παρέλευση πολλών ετών. Υπό καλές συνθήκες περιβάλλοντος, το όριο ηλικίας του σκυροδέματος μπορεί να ξεπεράσει κατά πολύ τα 100 χρόνια χωρίς σημαντικές αλλοιώσεις στη μάζα του & στον οπλισμό. Το σκυρόδεμα έχει πολύ καλή αντοχή σε θλίψη (δηλαδή πίεση) αλλά σχετικά χαμηλές αντοχές σε εφελκυσμό (τάνυσμα) και κάμψη. Αυτές του τις αδυναμίες τις καλύπτουμε οπλίζοντας το με ράβδους από χάλυβα. Ο χάλυβας προσφύεται πολύ καλά στο σκυρόδεμα και έχει περίπου τον ίδιο συντελεστή θερμικής διαστολής με το σκυρόδεμα. Εικόνα 4. Σκυρόδεμα έτοιμο για χρήση Το κλειδί για να παράξει κανείς ένα δυνατό και ανθεκτικό στο χρόνο σκυρόδεμα είναι η σωστή αναλογία και ανάμιξη των συστατικών του. Εάν δεν υπάρχει αρκετός τσιμεντοπολτός για να γεμίσει τα κενά μεταξύ των αδρανών το μπετόν θα είναι και δυσκατέργαστο αλλά υπάρχει και 11

12 σοβαρή πιθανότητα να δημιουργηθούν πόροι και κενά (τα κενά αυτά τα αποκαλούμε "φωλιές αδρανών"). Από την άλλη μεριά μεγάλη αναλογία τσιμεντοπολτού είναι και αντιοικονομική και θα προκαλέσει ρωγμές γιατί έχει τη φυσική τάση να συρρικνώνεται. Οι πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις μεταξύ του νερού και των κόκκων του τσιμέντου (των συστατικών δηλαδή του τσιμεντοπολτού) είναι η βάση της δημιουργίας του σκυροδέματος. Η ποιότητα του τσιμεντοπολτού ορίζει και την ποιότητα του σκυροδέματος. Η ποσότητα του νερού που μπαίνει ή καλύτερα ο λόγος νερού/τσιμέντο είναι θεμελιώδης για την ποιότητα του τσιμεντοπολτού και συνεπώς και του μπετόν. Όταν βάζουμε πολύ νερό στο μίγμα του μπετόν, το μίγμα είναι λογικό να γίνεται πιο ευκατέργαστο. Αυτό όμως έχει και το τίμημα του που μάλιστα είναι πολύ σοβαρό. Όταν το περίσσιο νερό -αυτό δηλαδή που δεν συμμετέχει στις χημικές αντιδράσεις- εξατμίζεται αφήνει πίσω του πόρους αέρα που αδυνατίζουν το μπετόν. Το ζητούμενο λοιπόν είναι να μπαίνουν στο μίγμα οι ελάχιστες δυνατόν ποσότητες νερού που να εγγυώνται όμως τη σωστή κατεργασία και τοποθέτηση του. Οι διαφορετικές ιδιότητες των πρώτων υλών που αναμιγνύονται στη παραγωγή του σκυροδέματος (μάζα, όγκος, φυσικοχημικά χαρακτηριστικά) ανάγουν την παραγωγή σκυροδέματος σε μια εξαιρετικά πολύπλοκη και σύνθετη διαδικασία. Οι αυστηρές διατάξεις του Κανονισμού Τεχνολογίας Σκυροδέματος του 1997 (Κ.Τ.Σ. 97) προβλέπουν τις ελάχιστες δοσολογίες των πρώτων υλών ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της προβλεπόμενης εφαρμογής του σκυροδέματος, όπως η εργασιμότητα, η αντοχή, η πλαστιμότητα, το περιβάλλον στο οποίο εκτίθεται, η απόδοση και διάρκεια ζωής της κατασκευής. Εξαιτίας της έντονης σεισμικής δραστηριότητας που σημειώνεται στη χώρα μας, τόσο η διαδικασία παραγωγής όσο και η τελική ενσωμάτωση του σκυροδέματος στις κατασκευές διέπονται από τον εξαιρετικά απαιτητικό Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Κ.Τ.Σ. 97), ο οποίος ισχύει σήμερα καλύπτοντας τις απαιτήσεις για σύγχρονες ασφαλείς και αντισεισμικές κατασκευές. 1.. Διάκριση σκυροδέματος Το σκυρόδεμα διακρίνεται με βάση : 1.την χαρακτηριστική αντοχή fck Από τις 8//85 τέθηκε σε εφαρμογή ο Κανονισμός Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Κ.Τ.Σ. 85') ο οποίος αναθεωρήθηκε και εγκρίθηκε στις 28 Μαρτίου του 1997, ενώ οι παλαιές κατηγορίες σκυροδέματος Β (Β160,Β225,Β00 κ.τ.λ.) καταργήθηκαν. Οι νεότεροι κανονισμοί ορίζουν κατηγορίες σκυροδέματος, με βάση την χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή. Έτσι σύμφωνα με τον νέο Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος οι νέες κατηγορίες χαρακτηρίζονται με αριθμούς π.χ. C16/20 όπου ο πρώτος αναφέρεται στην χαρακτηριστική αντοχή του κυλίνδρου (fck) κι ο δεύτερος στην χαρακτηριστική αντοχή του κύβου σε Mpa, στις 28 ημέρες. 12

13 fck, κυλ. (Mpa) Κατηγορία σκυροδέματος fck, κύβου (Mpa) C 8/ C 12/ C 16/ C 20/ C 25/ C 0/7 0 5 C 5/ C 40/ C 45/ C 50/ Πίνακας 1.Κατηγορίες σκυροδέματος Εικόνα 5.Διαστάσεις κυβικών και κυλινδρικών δοκιμίων 2.την εργασιμότητα (κάθιση) Κατηγορία Κάθιση σε mm S S S S S5 K 220 Πίνακας 2. Κατηγορίες κάθισης.το μέγιστο κόκκο των αδρανών Η χρησιμότητα αυτής της διάκρισης είναι στις περιπτώσεις πυκνού οπλισμού όπου υπάρχει προφανής δυσκολία να περάσουν τα χαλίκια από το κέντρο ενός υποστυλώματος προς τον ξυλότυπο. Η μέγιστη διάσταση του αδρανούς πρέπει να προσδιορίζεται από τον μελετητή. 4.την κατηγορία ανθεκτικότητας 1

14 2. ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΣΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 2.1. ΤΣΙΜΕΝΤΟ Γενικά Το τσιμέντο είναι τεχνητή λεπτόκοκκη υδραυλική κονία, η οποία παρασκευάζεται με λεπτή άλεση του κλίνκερ. Κλίνκερ ονομάζεται διεθνώς το προϊόν που προκύπτει από την όπτηση μίγματος ασβεστολιθικών και αργιλοπυριτικών πετρωμάτων. Το τσιμέντο αποτελεί το συνδετικό υλικό των αδρανών, που έχει την ιδιότητα να σκληρύνεται υπό την παρουσία νερού. Πήζει και σκληραίνει τόσο στον αέρα όσο και μέσα στο νερό. Μετά τη σκλήρυνση δεν διαλύεται στο νερό. Συνδυάζει μεγάλη υδραυλική ικανότητα και υψηλές αντοχές, γι αυτό έχει ευρεία χρήση στις δομικές κατασκευές, όπως επίσης και στα υδραυλικά έργα. Εικόνα 6.Κλίνκερ τσιμέντου portland Εικόνα 7.Τσιμέντο portland Η διαδικασία παραγωγής είναι η εξής : Εξορύσσονται οι πρώτες ύλες για την παρασκευή του τσιμέντου που αποτελούνται από ασβεστολιθικά και κατά από αργιλοπυριτικά πετρώματα. Για να έχει το τελικό προϊόν τις επιθυμητές ιδιότητες, ανεξάρτητα από τις πρώτες ύλες που θα χρησιμοποιηθούν, πρέπει να καθοριστούν προσεκτικά οι αναλογίες ανάμιξης των πρώτων υλών. Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή του τσιμέντου υποβάλλονται ξεχωριστά σε ξήρανση και άλεση. Το προϊόν της άλεσης είναι ένα λεπτότατο μείγμα ασβεστολιθικής και αργιλικής άμμου το οποίο ονομάζεται φαρίνα. Στη συνέχεια εισάγονται σε περιστρεφόμενη κυλινδρική κάμινο όπου πραγματοποιείται όπτηση του μίγματος. Στο άνω άκρο της καμίνου (σημείο εισαγωγής του μίγματος) η θερμοκρασία στο εσωτερικό της καμίνου είναι περίπου 600 βαθμούς Κελσίου και στο κάτω άκρο σημείο εξόδου των προϊόντων της όπτησης) φτάνει στους 1500 βαθμούς Κελσίου. Από την κάμινο εξέρχονται οι εκβολάδες ή διεθνώς Κλίνκερ. Οι εκβολάδες έχουν στρογγυλό σχήμα, μέγεθος μπιζελιού έως καρυδιού, λάμψη υαλώδη, χρώμα πρασινόμαυρο και μεγάλη σκληρότητα (πέτρωμα τσιμέντου). Τέλος πραγματοποιείται άλεση του κλίνκερ για να αποκτήσει την επιθυμητή κοκκομετρία. Το προϊόν της άλεσης, χωρίς καμιά προσθήκη είναι το τσιμέντο Portland. 14

15 Εικόνα 8.παρασκευή τσιμέντου (Portland) Ενυδάτωση τσιμέντου Ενυδάτωση του τσιμέντου ονομάζεται η χημική ένωση του τσιμέντου με νερό, κατά την επίδραση του νερού στο τσιμέντο δημιουργείται ένα σύνολο χημικών ενώσεων, οι οποίες αποτελούν έναν εύπλαστο γκριζοπράσινο πολτό, τη τσιμεντοκονία. Με την πάροδο του χρόνου ο πολτός αρχίζει προοδευτικά να αποκτά στερεότητα και συνεκτικότητα και τελικά μετατρέπεται σε τσιμεντολίθωμα. Η πήξη αυτή συντελείται όχι λόγω αποξήρανσης του νερού όπως συμβαίνει με τον πηλό ή τον άργιλο,αλλά λόγω χημικής αντίδρασης, κατά την οποία τα μόρια του τσιμέντου εννούμενα με τα μόρια του νερού κρυσταλλώνονται και σχηματίζουν στερεό σώμα αδυάλυτο στο νερό. Η πήξη διαρκεί ορισμένο χρονικό διάστημα, κατά τη διάρκεια δε αυτή το τσιμέντο σκληρύνεται. Αναμιγνύοντας την τσιμεντοκονία με άμμο σχηματίζεται το αμμοκονίαμα, με την ανάμιξη δε του αμμοκονιάματος με σκύρα προκύπτει το σκυρόδεμα. Η ενυδάτωση καλύπτει το χρονικό διάστημα από την ανάμιξη του τσιμέντου με νερό, μέχρις ότου το ενυδατωμένο τσιμέντο αποκτήσει την τελική αντοχή του, και περιλαμβάνει τα στάδια της πήξης και της σκλήρυνσης. Κατά τη διάρκεια της ενυδάτωσης οι τριχοειδείς πόροι και οι πόροι του πήγματος είναι γεμάτοι με νερό. Όταν αυτοί δεν περιέχουν νερό, η ενυδάτωση διακόπτεται. Συνεπώς, χρειάζεται συνεχής διαβροχή, η σκλήρυνση του τσιμεντοπολτού πρέπει να γίνεται σε υγρό περιβάλλον. Η ενυδάτωση του τσιμέντου αργεί πολύ να ολοκληρωθεί και διαρκεί μεγάλο χρονικό διάστημα. Ο λόγος της μάζας του νερού, W, προς τη μάζα του τσιμέντου, Ζ, ονομάζεται συντελεστής νερού τσιμέντου, ω, και δίνεται από τη σχέση ω = W/Z. O συντελεστής αυτός επηρεάζει την ενυδάτωση του τσιμέντου. Για να είναι το τσιμέντο κατάλληλο για χρήση πρέπει η πήξη του τσιμεντοπολτού να αρχίζει μια ώρα περίπου μετά τη διαβροχή του τσιμέντου με το νερό. Το χρονικό περιθώριο τέθηκε από τον κανονισμό για να υπάρχει διαθέσιμος χρόνος για την εκτέλεση απαραίτητων εργασιών στο εργοτάξιο, όπως η μεταφορά, η διάστρωση και η συμπύκνωση του σκυροδέματος, πριν την έναρξη πήξεως. 15

16 Εικόνα 9.Η ενυδάτωση του τσιμέντου σε συνάρτηση με το συντελεστή ω Φαινόμενα που συνοδεύουν την την ενυδάτωση α. Συστολλή ενυδατώσεως Η τσιμεντοκονία όταν πήζει και σκληρύνεται στον αέρα συστέλλεται, δηλαδή ο όγκος της μικραίνει. Η συστολή αυτή δεν οφείλεται σε εξωτερικά αίτια, αλλά αποκλειστικά και μόνο στις χημικές αντιδράσεις που συντελούν μεταξύ τσιμέντου και νερού. Η ελάττωση του όγκου των προϊόντων της αντίδρασης ισούται περίπου με το 25% του αρχικού όγκου του νερού. Πράγματι, όταν 100 g τσιμέντου, που έχουν όγκο 1,8 cm, ενυδατωθούν με 50 g νερού δίνουν προϊόντα ενυδάτωσης με συνολικό όγκο 76,0 cm, ενώ τα αντιδρώντα υλικά έχουν συνολικό όγκο 81,8 cm. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην είσοδο νερού στο κρυσταλλικό πλέγμα και η χρονική εξέλιξή του δίνεται στο παρακάτω σχήμα για διάφορες τιμές του συντελεστή νερού-τσιμέντου ω. Με τον όρο συστολή κατά την πήξη ή συστολή του νωπού σκυροδέματος, χαρακτηρίζεται η συνολική συστολή που εμφανίζεται κατά την διάρκεια της πήξης του σκυροδέματος. Η συστολή αυτή αποτελείται από τη συστολή ενυδατώσεως και τη συστολή που οφείλεται στην εξάτμιση του ελεύθερου νερού. 16

17 Διάγραμμα.1. Συστολή όγκου κατά την ενυδάτωση του τσιμέντου σε συνάρτηση με το χρόνο για τις διάφορες τιμές του συντελεστή ω. β. Θερμότητα ενυδατώσεως Η χημική αντίδραση κατά την ενυδάτωση του τσιμέντου συνοδεύεται από έκλυση θερμότητας, η οποία ονομάζεται θερμότητα ενυδάτωσης. Η θερμότητα αυτή εξαρτάται από τα ποσοστά των υλικών του κλίνκερ και είναι διαφορετική για τα διάφορα είδη τσιμέντου. Στα τσιμέντα με χαμηλή έκλυση θερμότητας η σκλήρυνση γίνεται με βραδύτερο ρυθμό, αλλά η τελική σκλήρυνσή τους είναι καλύτερη. Η θερμότητα ενυδατώσεως γίνεται αντιληπτή όταν πρόκειται για ογκώδες έργο, από την μάζα του οποίου δεν μπορεί εύκολα να διαφύγει στην ατμόσφαιρα π.χ. Στα φράγματα, με αποτέλεσμα την ανάπτυξη εφελκυστικών τάσεων που μπορεί να προκαλέσουν ρηγματώσεις. Η θερμότητα αυτή μπορεί να είναι θετική υπό άλλες συνθήκες, όπως στην περίπτωση σκυροδέτησης υπό χαμηλές θερμοκρασίες, οπότε προστατεύει από τον παγετό το νωπό ακόμη σκυρόδεμα Τύποι και κατηγορίες τσιμέντου Ανάλογα με την χημική σύνθεση,την λεπτότητα αλέσεως και την προσθήκη ή όχι πρόσθετων υλικών, δημιουργούνται οι παρακάτω τύποι και κατηγορίες αντοχής τσιμέντου. Ο Ελληνικός Κανονισμός Τσιμέντων ΕΛΟΤ ΕΝ 197-1, κατατάσσει τα παραγόμενα στην Ελλάδα τσιμέντα στους παρακάτω τύπους: CEM I Τσιμέντο Πόρτλαντ Προέρχεται από συνάλεση εκβολάδων και ενός μόνο πρόσθετου συστατικού σε ποσοστό μέχρι 5% (συνήθως προστίθενται γύψος) CEM II Σύνθετο τσιμέντο Πόρτλαντ 17

18 Προέρχεται από συνάλεση εκβολάδων και ενός ή περισσότερων από τα παρακάτω πρόσθετα συστατικά σε ποσοστό 6-5% συνολικά : Σκωρία υψικάμινων, πυριτική παιπάλη, ποζολανη φυσική ή ψημένη, ιπτάμενη τέφρα πυριτική ή ασβεστούχα,ασβεστόλιθο και συνδυασμό τους. Ανάλογα με το ποσοστό της προσθήκης παράγονται δύο τύποι τσιμέντων. Στον τύπο Α η προσθήκη κυμαίνεται από 6-20 % και στον τύπο Β από 21-5 %. CEM III Σκωριοτσιμέντο Αν το ποσοστό της περιεχόμενης σκωρίας κυμαίνεται από 6-65% το τσιμέντο χαρακτηρίζεται Α, αν κυμένεται από % χαρακτηρίζεται Β και για ποσοστό 81-95% χαρακτηρίζεται Γ. CEM IV Ποζολανικό τσιμέντο Παράγεται από συνάλεση εκβολάδων και πυριτικής παιπάλης ή εκβολάδων και ποζολάνης ή εκβολάδων και ιπτάμενης τέφρας ή εκβολάδων και συνδυασμού πρόσθετων. CEM V Σύνθετο τσιμέντο Παράγεται από συνάλεση εκβολάδων και σκωρίας υψικάμινων, πρέπει δε απαραίτητα να περιέχει και συνδυασμό ποζολάνης και πυριτικής ιπτάμενης ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ Τα παραγόμενα τσιμέντα κατατάσσονται από άποψη αντοχής στις παρακάτω 6 κατηγορίες : 2,5 Ν 2,5 R, 42,5 N 42,5 R, 52,5 N 52,5 R ( Mpa ) Όπου το Ν δηλώνει τσιμέντα με κανονική ανάπτυξη της αντοχής και το R δηλώνει τσιμέντα με υψηλή πρώιμη αντοχή. Συμβολισμός των τσιμέντων : Ένα τσιμέντο CEM II/A-D 42,5N σημαίνει ότι είναι τύπου ΙΙ, περιέχει πυριτική παιπάλη 6-20 % και έχει συμβατική αντοχή στις 28 ημέρες μεγαλύτερη από 42,5 Μpa και μικρότερη από 52,5 Mpa Παρατηρήσεις : Ο παλαιός τύπος IV (τσιμέντο Πόρτλαντ ανθεκτικό στα θειικά άλατα εξακολουθεί να υπακούει στο ΠΔ 244/ ) Η αντιστοιχία των περισσότερων τύπων τσιμέντου (παλαιών και νέων) είναι : Το παλαιό ΙΙ/5 (τσιμέντο πόρτλαντ με ποζολάνη) CEM II 2.5 Tο παλαιό Ι/45 (αμιγές τσιμέντο πόρτλαντ) CEM I 42.5 To παλαιό II/45 (αμιγές τσιμέντο πόρτλαντ) CEM II

19 Εφαρμογές του τσιμέντου Το τσιμέντο λόγω των έντονων υδραυλικών ιδιοτήτων του και των υψηλών αντοχών του χρησιμοποιείται ευρύτατα. Από τσιμέντο παρασκευάζονται κονιάματα και σκυροδέματα, τα οποία χρησιμοποιούνται σε κατασκευές τόσο στο περιβάλλον όσο και μέσα στο νερό. Επίσης, από τσιμέντο κατασκευάζονται τσιμεντόπλακες, τσιμεντόλιθοι, τσιμεντοκολώνες, τσιμεντοσωλήνες που χρησιμοποιούνται σε διάφορα έργα, καθώς και κυβόλιθοι για έργα μέσα στη θάλασσα. Επειδή το τσιμέντο προσκολλάται στερεά στο σίδηρο, λέβητες και σωλήνες κατασκευασμένοι από σίδηρο καλύπτονται με στρώμα τσιμέντου για προστασία από την οξείδωση. Επίσης, επειδή ο χάλυβας έχει τον ίδιο συντελεστή θερμικής διαστολής με το τσιμέντο, τοποθετείται σε σκυροδέματα με τη μορφή βέργας ή πλέγματος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των αντοχών του, γιατί το τσιμέντο και ο χάλυβας συμφύονται στερεά και διαστέλλονται ομοιόμορφα Τσιμέντα που χρησιμοποιούνται κυρίως στην Ελλάδα Με τον ισχύοντα σήμερα κανονισμό οι τύποι τσιμέντων που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα είναι οι εξής : 1. Κατ' αρχήν οι κατηγορίες χαμηλής αντοχής 2,5 Mpa διακινούνται σε σάκους και χύμα. Οι υψηλότερες αντοχές μόνο χύμα με τη βοήθεια σιλοφόρων οχημάτων (από το εργοστάσιο παραγωγής σκυροδέματος). 2. Όταν το τσιμέντο αντοχής 2,5 Mpa συσκευάζεται σε σάκους αυτοί είναι των 50 kg ή των 25 kg και το χρησιμοποιούμε κυρίως για κονίαμα κτισιμάτων και επιχρίσματα τοιχοποιών.. Από τις υψηλές αντοχές ο τύπος Ι/52,5 είναι αυτός που ονομάζουμε λευκό τσιμέντο και τον χρησιμοποιούμε για παρασκευή διακοσμητικών προιόντων τσιμέντου και άλλες αρχιτεκτονικές εφαρμογές 4. Από τα τσιμέντα με υψηλές θλιπτικές αντοχές ο τύπος CEM II/42,5 (ποζολανικό μεγάλης αντοχής) χρησιμοποιείται στα ογκώδη έργα (λόγω της χαμηλής θερμότητας ενυδατώσεως που εκλύει) και στην κατασκευή του θολού των σηράγγων (λόγω υψηλής του Αντοχής) 5. Ο τύπος CEM I/52,5 χρησιμοποιείται όταν υπάρχει ανάγκη ανάπτυξης μεγάλων θλιπτικών αντοχών 6. Η βιομηχανία ετοίμου σκυροδέματος στην Ελλάδα χρησιμοποιεί τσιμέντα αντοχής 2,5 και 42,5 Mpa. Εκείνο πάντως που είναι περίπου προφανές και πρέπει οπωσδήποτε να γνωρίζεται είναι ότι οι απαιτούμενες ποσότητες τσιμέντου για την επίτευξη συγκεκριμένης αντοχής είναι αντιστρόφως ανάλογες της κατηγορίας του. Π.χ. Τσιμέντο Ι/2,5 πρέπει να τοποθετηθεί με kg/m στο σκυρόδεμα κατηγορίας 19

20 C16 όταν το Ι/42,5 αρκεί να τοποθετείται με 270 kg/m. 7. Στην Ελλάδα χρησιμοποιείται ευρέως το λεγόμενο κοινό τσιμέντο που είναι τύπου CEM II 2,5 ή CEM IV 2,5 & το λεγόμενο καθαρό τσιμέντο που είναι τύπου CEM I 2,5 ή CEM I 42, Είδη τσιμέντων και κύρια χρήση τους ΛEYKA TΣIMENTA Tα λευκά τσιμέντα δεν περιέχουν μεταλλικά οξείδια, κυρίως σιδήρου, που δίνουν στα κοινά τσιμέντα το γκρίζο χρώμα. Παρασκευάζονται από λευκά ασβεστολιθικά υλικά χωρίς μεταλλικές προσμίξεις και λευκή άργιλο (καολίνη) ή από καθαρά μίγματα οξειδίων αλουμινίου και πυριτίου. H χρήση του λευκού τσιμέντου παρέχει πολλές αρχιτεκτονικές δυνατότητες, γι αυτό τα σκυροδέματα που παρασκευάζονται από λευκό τσιμέντο λέγονται συχνά αρχιτεκτονικά. Xρησιμοποιείται για: χυτά σκυροδέματα, ταυτόχρονα φέροντα και διακοσμητικά, διακοσμητικά κονιάματα, μωσαικά και πλάκες επένδυσης δαπέδων, υλικά ανακαίνισης και επιδιόρθωσης, διασυνδετικό υλικό σε τσιμεντόκολλες, οδική και αστική σήμανση, υπαίθρια έπιπλα, γλυπτική, διακόσμηση και εξοπλισμό υπαίθριων χώρων, διακοσμητικές δομικές μονάδες κ.ά. TΣIMENTA AΛOYMINIOY Παρασκευάζονται σε ειδικούς φούρνους με ανάμιξη οξειδίου του ασβεστίου και βωξίτη που περιλαμβάνει τριοξείδιο του αλουμινίου (αλουμίνα). H τελική περιεκτικότητα σε αλουμίνα είναι 40 ως 45%, στοιχείο που δίνει στο τσιμέντο χαρακτηριστικές ιδιότητες. Tα τσιμέντα αλουμινίου έχουν μαύρο χρώμα και μικρό χρόνο σκλήρυνσης (τρισήμισυ με τέσσερις ώρες). Tο τσιμέντο αλουμινίου χρησιμοποιείται για: επιδιορθώσεις στις οποίες απαιτείται σύντομη αποκατάσταση, βιομηχανικά δάπεδα, εσωτερική προστασία μεταλλικών σωλήνων, ως διασυνδετικό σε επισκευαστικά και συγκολλητικά κονιάματα, σκυροδέτηση σε ψυχρές περιοχές, πυροπροστατευτικά κονιάματα και σκυροδέματα, χυτά ή εκτοξευόμενα που χρησιμοποιούνται πολύ στη μεταλλουργία και σιδηρουργία, καπνοδόχους, φούρνους και άλλες κατασκευές που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, θαλάσσιο, αγροτικό, βιομηχανικό ή αστικό διαβρωτικό περιβάλλον, πλάκες επίστρωσης επιφανειών, σκυρόδεμα μεγάλης αντοχής σε συνδυασμό με ειδικά αδρανή, αλκαλικό περιβάλλον, περίσσεια νερού, το κονίαμα ή το σκυρόδεμα με τσιμέντο αλουμινίου κινδυνεύει να ανακρυσταλλωθεί και να αλλοιωθούν οι ιδιότητες του. 20

21 TAXYΠHKTA TΣIMENTA Παρασκευάζονται από ασβεστοαργιλώδη πετρώματα χωρίς την παρουσία γύψου που επιβραδύνει την πήξη. H πήξη αρχίζει περίπου λεπτά μετά τη σκυροδέτηση στους 20C και μετά από 10 λεπτά στους 0C. Tα ταχύπηκτα τσιμέντα είναι πολύ λεπτόκοκκα υλικά, ανθεκτικά σε διαβρωτικό περιβάλλον και έχουν καστανοκίτρινο χρώμα. Tα ταχύπηκτα τσιμέντα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή καναλιών για υδρορροές, βιομηχανικές καπνοδόχους, ειδικές θεμελιώσεις, σφραγίσματα σωληνώσεων, κονιάματα για επιδιορθώσεις, δομικές μονάδες κ.ά. Σήμερα η χρήση τους έχει επεκταθεί στην κατασκευή κονιαμάτων και σκυροδεμάτων για: στερεώσεις και ειδικά σημεία θεμελιώσεων, επιδιορθώσεις στις οποίες απαιτείται σύντομη αποκατάσταση, προκαταρκτικές ή συμπληρωματικές εργασίες, απόφραξη οπών, ρωγμών, διαρροών, εκτοξευόμενα και βιομηχανικά σκυροδέματα και κονιάματα. ΠOZOΛANIKA TΣIMENTA Παρασκευάζονται από κλίνκερ, γύψο και ηφαιστειακή στάχτη. Δίνουν σκυροδέματα πολύ εργάσιμα, εύπλαστα και ανθεκτικά στην έκπλυση, με ιδιαίτερη αντοχή σε φυσικούς και χημικούς διαβρωτικούς παράγοντες. Είναι τσιμέντα φθηνότερα από τις τσιμεντενέσεις και περιέχουν βελτιωτικά πρόσθετα. TΣIMENTA ΓIA TΣIMENTENEΣEIΣ Πρόκειται για τσιμέντα που χρησιμοποιούνται σε επισκευές και επιδιορθώσεις με τσιμεντενέσεις. Παρασκευάζονται από ειδικό μίγμα με την προσθήκη εποξεικών ρητινών ή σκληρυντών που ανεβάζουν αρκετά το κόστος. Προσκολλώνται ικανοποιητικά σε παλιό σκυρόδεμα και έχουν σχετικά βραδεία πήξη που επιτρέπει μεγάλη διάρκεια της διαδικασίας της τσιμεντένεσης. Eπειδή δεν περιέχουν θειούχες ή χλωριούχες προσμίξεις προστατεύουν αποτελεσματικά τον οπλισμό του σκυροδέματος και στεγανώνουν τις ρωγμές του. ΠYPOΠPOΣTATEYTIKA TΣIMENTA Eίναι ανάλογα με τα τσιμέντα αλουμινίου, με πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε αλουμίνα (50 ως 80%). Σε συνδυασμό με κατάλληλα αδρανή δημιουργούν σκυροδέματα που αντέχουν σε θερμοκρασίες ως 2000C. Xρησιμοποιούνται για την κατασκευή χυτών ή προκατασκευασμένων πυράντοχων δομικών στοιχείων καθώς και εκτοξευόμενου σκυροδέματος (GUNITE) που σκληραίνει γρήγορα. TΣIMENTA OΔOΠOIIAΣ Στα σύγχρονα έργα οδοποιίας η θεμελίωση κατασκευάζεται συνήθως από σκύρο ενοποιημένο και λίγο νερό (5 ως 7%). Aνάλογα με το είδος και την αναλογία των προσμίξεων και με τα αδρανή 21

22 που χρησιμοποιούνται, παρασκευάζονται τσιμέντα για αυτοκινητοδρόμους ή για μεγάλα έργα οδοποιίας, γέφυρες, αντιστηρίξεις, φράγματα κ.ά. ANTIΔIABPΩTIKA TΣIMENTA Πρόκειται για τσιμέντα με ειδική σύνθεση ώστε να αντέχουν στην επίδραση των θειούχων διαβρωτικών λυμάτων. Παρουσιάζουν αυξημένη μηχανική αντοχή αλλά είναι πολύ ευαίσθητα και χρειάζονται ειδικές προφυλάξεις κατά την εφαρμογή Προστιθέμενα και συναλαθόμενα με τις εκβολάδες υλικά (πρόσμικτα ή δευτερεύοντα συστατικά του τσιμέντου) Όπως προαναφέρθηκε κατά την κονιοποίηση των εκβολάδων προστίθενται και άλλα υλικά, τα οποία βελτιώνουν κάποιες ιδιότητες του τσιμέντου (και του σκυροδέματος). Τα υλικά αυτά είναι γύψος,φίλλερ και ποζολάνες (φυσικές ή τεχνητές) ΓΥΨΟΣ Η γύψος παράγεται από μερική ή ολική αφυδάτωση της φυσικής γύψου, έπειτα από κατάλληλη όπτηση. Ο λόγος που προστίθεται η γύψος είναι για να ρυθμιστεί (επειβραδυνθεί) η ταχύτητα πήξεως. Το τσιμέντο που προκύπτει από την άλεση αμιγών εκβολάδων, πήζει ταχύτατα μετά την ανάμιξή του. Η γύψος σαν υλικό είναι ταχύπηκτη προστιθέμενη όμως σε ποσοστό 2 με % επιβραδύνει την πήξη. Πάνω του % δρα πάλι επιταχυντικά. ΦΙΛΛΕΡ Παιπάλη ή φίλλερ χαρακτηρίζεται το λεπτόκοκκο υλικό με μέγεθος κόκκου μικρότερο από 0,25 mm. Η παιπάλη 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 του 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 δεν πρέπει να υπερβαίνει το 16% για την άμμο και το 1% για τα χονδρόκοκκα υλικά (σκύρα, γαρμπίλι,ρυζάκι ). Ειδικότερα για άοπλα σκυροδέματα το ποσοστό παιπάλης στη άμμο μπορεί να φτάσει το 20%. Η παιπάλη της φυσικής άμμου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%.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. Γι'αυτό και ο προσδιορισμός της γίνεται με πλύσιμο. 22

23 ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Οι ποζολάνες διακρίνονται σε φυσικές και σε τεχνητές ανάλογα με την προέλευσή τους. ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Οι ποζολάνες είναι κονίες, οι οποίες ανήκουν στην κατηγορία των υδραυλικών κονιών και προέρχονται από τη δράση των ηφαιστείων. Είναι υλικά πυριτικής ή αργιλοπυριτικής σύστασης. Κατά τη δράση των ηφαιστείων, λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που δημιουργούνται, τα οξείδια αυτά υφίστανται φυσική όπτηση και μετατρέπονται σε δραστικές κονίες. Οι ποζολάνες εκδηλώνουν υδραυλικές ιδιότητες, δηλαδή αν αναμιχθούν με υδρασβέστο Ca(OH)2 ή υδραυλικές κονίες μπορούν να σκληρυνθούν και μέσα στο νερό. Τα μίγματα που προκύπτουν έχουν μεγαλύτερη αντοχή και στεγανότητα. Για να μπορεί μια ποζολάνη να χρησιμοποιηθεί σαν πρόσμικτο στα τσιμέντα τύπου ΙΙ και ΙΙΙ θα πρέπει να ικανοποιεί τη δοκιμή δραστικότητας, δηλαδή να εμφανίζει συμβατική αντοχή τουλάχιστον 5 Mpa. Οι φυσικές ποζολάνες βρίσκονται αυτούσιες στο περιβάλλον και είναι κυρίως ηφαιστειογενείς, όπως η ελληνική θηραϊκή γη, η ιταλική pozzolana, η οποία έδωσε το όνομα της σ αυτή την κατηγορία των κονιών, η γερμανική trass,κ.ά.στην Ελλάδα εξορύσσονται ποζολάνες στα νησιά Θήρα (Θηραική γη), Μήλο (Μηλαική γη), Γιαλί, Νίσυρο και στην Σκύδρα (Σκυδραική γη). ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Οι τεχνητές ποζολάνες παρασκευάζονται από αργίλους και σχιστόλιθους με θερμική κατεργασία, δηλαδή πύρωση σε θερμοκρασίες μεταξύ 770 με 900 0C. Τεχνητές ποζολάνες είναι επίσης και οι σκουριές από υψικάμινους, όπως και η ιπτάμενη τέφρα, η οποία είναι η σκόνη που παράγεται από την καύση λιθανθράκων και λιγνιτών σε εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Όλες οι ποζολανικές κονίες θεωρούνται ως κονίες υδραυλικής ασβέστου. Η αντοχή τους, όμως, είναι σχεδόν διπλάσια από την αντοχή των κονιών της υπερυδραυλικής ασβέστου. Η σπουδαιότερη τενητή ποζολάνη που παράγεται και χρησιμοποιείται στην Ελλάδα είναι η ιπτάμενη τέφρα. 2

24 Συσκευασία και αποθήκευση τσιμέντου α) Συσκευασία : Το τσιμέντο συσκευάζεται σε σάκους των 50 kg. Τα τελευταία χρόνια για πρακτικούς λόγους τα εργοστάσια συσκευάζουν και σε σάκους των 25 kg. Οι σάκοι είναι φτιαγμένοι από αλλεπάλληλα φύλλα ειδικού χαρτιού, επί του οποίου γράφεται ευκρινώς ο τύπος, η κατηγορία και το βάρος του περιεχομένου τσιμέντου, καθώς και το σήμα του εργοστασίου. Από τα εργοστάσια παραγωγής, διατίθεται και τσιμέντο χύμα που μεταφέρεται στα εργοτάξια με ειδικά διαμορφωμένο σιλό. Εικόνα 10. Σάκοι τσιμέντου β) Αποθήκευση : Το τσιμέντο πρέπει να διατηρείται μακριά από υγρασία και υγρό αέρα (ομίχλη,ατμό). Όσο μεγαλύτερη λεπτότητα αλέσεως έχει ένα τσιμέντο, τόσο περισσότερο ευπαθές είναι στην υγρασία. Η υγρασία προκαλεί σποραδική πήξη του τσιμέντου σε θρόμβους, οπότε αυτό είναι άχρηστο. Από την άλλη η υποχρεωτική διατήρηση του τσιμέντου σε ξηρό περιβάλλον, δεν πρέπει να υπερβαίνει κάποια χρονικά περιθώρια, αφού η αύξηση της ηλικίας του τσιμέντου προκαλεί μείωση της αντοχής του. Αυτό συμβαίνει διότι αφυδατώνεται η γύψος και το νερό που απελευθερώνεται αντιδρά με τα συστατικά του κλίνκερ. Έτσι επειδή κατά μέσο όρο η αντοχή ελαττώνεται κατά 10-20% μετά την πάροδο μηνών και κατά 20-0% μετά την πάροδο 6 μηνών κατά την αποθήκευση στην ύπαιθρο, θα πρέπει να γίνεται σε κλειστούς και ξηρούς χώρους πάνω σε υπερυψωμένο δάπεδο. 24

25 2.2. ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ Γενικά Αδρανή υλικά ονομάζονται τα κοκκώδη υλικά φυσικής ή τεχνητής προέλευσης, τα οποία με την προσθήκη τσιμέντου και νερού σχηματίζουν σκυρόδεμα. Ονομάζονται αδρανή γιατί 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. Ο ρόλος τους Στα σκυροδέματα όπου η συμμετοχή των αδρανών καταλαμβάνει το 60-80% 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. Σύμφωνα με την κλασσική αντίληψη τα αδρανή υλικά αποτελούν τον σκελετό του σκυροδέματος. Εφ' όσον γενικά είναι πιο ανθεκτικά από την τσιμεντόπαστα αντιστέκονται στην ανάπτυξη μικρορωγμών που προκαλούνται από την συστολή ξήρανσης και βελτιώνουν έτσι την αντοχή. Η φύση των δεσμών που αναπτύσσονται στην διεπιφάνεια (κοινή επιφάνεια) αδρανών και τσιμεντόπαστας οδηγούν στις μηχανικές αντοχές του σκυροδέματος. Συνεπώς η εκλογή του αδρανούς είναι ένας σημαντικός παράγοντας, ο οποίος πρέπει να εξετάζεται σε συνάρτηση με τις επιδιωκόμενες απαιτήσεις και ιδιαίτερα λαμβάνοντας υπ' όψη την ανθεκτικότητα 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. Τα αδρανή αυτά προέρχονται συνήθως από πετρώματα μειωμένης αντοχής και με τη μορφή χαλικιών και άμμου συλλέγονται 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 πέτρωμα, και οι ακμές τους είναι γωνιώδεις, ενώ οι επιφάνειές τους τραχιές γιατί δεν έχουν υποστεί κυλινδρισμό. 25

26 2.2.. Κατηγορίες των αδρανών υλικών ανάλογα με το μέγεθός τους Τα αδρανή υλικά, ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων τους, διακρίνονται σε άμμο, γαρμπίλι και σκύρα. Το αδρανές υλικό, το οποίο περιλαμβάνει κόκκους όλων των μεγεθών ονομάζεται αμμοχάλικο. Εικόνα 11. Σκύρα (10-26mm) Γαρμπίλι (4-10mm) Άμμος (0-4mm) Στην παραγωγή σκυροδέματος χρησιμοποιούνται συνήθως τα παρακάτω κοκκομετρικά κλάσματα: α. Άμμος Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται τα αδρανή που η διάμετρος των κόκκων τους, d, ικανοποιεί τη σχέση 0 d < 8 mm και συμβολίζονται με (0/8). Το τμήμα των αδρανών, το οποίο αποτελείται από τους πιο λεπτούς κόκκους του υλικού και διέρχεται από το αμερικάνικο πρότυπο κόσκινο Νο 200, που έχει διάμετρο 0,75 mm, ονομάζεται παιπάλη, ενώ το τμήμα των αδρανών, που η διάμετρος των κόκκων τους ικανοποιεί τη σχέση 4 d < 8 mm και συμβολίζονται με (4/8), ονομάζεται ρυζάκι. β. Γαρμπίλι Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται τα αδρανή που η διάμετρος των κόκκων τους ικανοποιεί τη σχέση 8 d <16 mm και συμβολίζονται με (8/16). γ. Σκύρα Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται τα αδρανή που η διάμετρος των κόκκων τους ικανοποιεί τη σχέση 16 d <64 mm και συμβολίζονται με (16/64). Τα χονδρόκοκκα συλλεκτά υλικά γαρμπίλι και σκύρα ονομάζονται χαλίκια. 26

27 Κατηγορίες Αδρανών υλικών Προέλευση Συγκρατείται α/α Συλλεκτά 1 2 Άμμος Χαλίκια Αμμοχάλικο Θραυστά Λεπτού κόκκου Ποικίλου κόκκου Ποικίλου κόκκου Μέσου κόκκου Χονδρού κόκκου Λεπτά Συνήθων οπλισμένων Σκύρα σκυροδεμάτων Χονδρά Λεπτά,Γαρμπίλι Συνήθων οπλισμένων σκυροδεμάτων Χονδρά Ποικίλου κόκκου Ποικίλου κόκκου Διέρχεται Μέγεθος προτύπου κοσκίνου σε mm Συμβολισμός /1 0/4 0/8 ¼ 4/ /16 8 1,5 1,5 6 8/1,5 1,5/6-1,5 6 0/1,5 0/6 Πίνακα. Στον παραπάνω πίνακα δίνεται αναλυτικά η κατάταξη των αδρανών υλικών ανάλογα με την προέλευσή τους και το μέγεθος των κόκκων τους Κοκκομετρική διαβάθμιση αδρανών Τα αδρανή είναι μείγμα κόκκων διαφορετικού μεγέθους. Η κοκκομετρική τους σύνθεση παίζει σημαντικό ρόλο στη μελέτη σύνθεσης του σκυροδέματος. Καλά διαβαθμισμένα αδρανή με διαστάσεις κόκκων που καλύπτουν ολόκληρο το φάσμα, έχουν λιγότερα κενά από αυτά που είναι λιγότερο διαβαθμισμένα, δηλαδή έχουν κόκκους ομοιόμορφων διαστάσεων. Η μείωση του όγκου των κενών μειώνει τον απαιτούμενο τσιμεντοπολτό, με αποτέλεσμα την μείωση του κόστους και αύξηση της ογκοσταθερότητας του σκυροδέματος. Επιπλέον δοσμένη ποσότητα νερού ανά μονάδα όγκου, η εργασιμότητα και η συνοχή του μείγματος βελτιώνονται με την χρήση καλά διαβαθμισμένων αδρανών και με την παρουσία κάποιας ελάχιστης ποσότητας λεπτόκοκκου υλικού α.Πρότυπα κόσκινα Για τον κοκκομετρικό διαχωρισμό των αδρανών υλικών χρησιμοποιούνται δύο σειρές πρότυπων κοσκίνων τα γερμανικά και τα αμερικάνικα κόσκινα. ΓΕΡΜΑΝΙΚΑ ΚΟΣΚΙΝΑ Γερμανικά κόσκινα είναι η σειρά των πρότυπων γερμανικών κοσκίνων των οποίων οι διαστάσεις δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Συμβολίζονται με το σύμβολο,το οποίο γράφεται πριν από τον αριθμό του κοσκίνου. 27

28 Κόσκινα Ονομασία Άνοιγμα 0, mm 1 1 mm 2 2 mm 4 4 mm 8 8 mm mm 1,5 (2) 1,5 mm 6 (64) 6 (64) mm Πίνακας 4. Πρότυπα Γερμανικά κόσκινα AMEΡΙΚΑΝΙΚΑ ΚΟΣΚΙΝΑ Αμερικάνικα κόσκινα είναι η σειρά των πρότυπων αμερικάνικων κοσκίνων οι διαστάσεις των οποίων δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Συμβολίζονται με το σύμβολο Νο που γράφεται πριν από τον αριθμό του κοσκίνου μέχρι το κόσκινο Νο 4, ενώ τα κόσκινα με μεγαλύτερο άνοιγμα συμβολίζονται με το μέγεθος της βρογχίδας σε ίντσες. Κόσκινα Ονομασία Άνοιγμα 0, mm Νο mm Νο mm Νο 16 1,18 mm Νο 8 2,6 mm Νο 4 4,75 mm /8'' 9,5 mm 1/2'' 12,5 mm /4'' 19,0 mm 1'' 25,0 mm 11/2'' 7,50 mm 50,0 mm 2'' Πίνακας 5. Πρότυπα Αμερικάνικα κόσκινα 28

29 2.2.4.β. Κοκκομετρικές καμπύλες μεγέθους αδρανών Το μέγεθος των κόκκων εκφράζεται από το μέγεθος των προτύπων κόσκινων από τα οποία μπορούν να διέλθουν οριακά τα αδρανή. Το μέγεθος των οπών σε κάθε κόσκινο (μέγεθος κόσκινου) περιγράφεται στο Πρότυπο ISO 101&2. Τα ακόλουθα κόσκινα απαιτούνται (μέγεθος οπών σε mm): Διάγραμμα 2. Στο παραπάνω διάγραμμα βλέπουμε ένα παράδειγμα κοκκομετρικής καμπύλης γ.Μορφή των κόκκων Οι κόκκοι των αδρανών υλικών πρέπει να έχουν, κατά το δυνατόν, μορφή, η οποία να πλησιάζει την κυβική ή τη σφαιρική. Ένας κόκκος αδρανούς θεωρείται ότι έχει δυσμενή μορφή, όταν η σχέση της μεγαλύτερης προς τη μικρότερη διάστασή του ξεπερνά το :1. Όταν συμβολίζονται με : l το μήκος του κόκκου, b το πλάτος του κόκκου και d το πάχος του κόκκου, τότε οι κόκκοι με λόγο b/d >2 ονομάζονται πλακοειδείς και εκείνοι με l/d > 1,5 επιμήκεις. Το ποσοστό των κόκκων με δυσμενή μορφή δεν πρέπει να ξεπερνά το 50%. Ο περιορισμός αυτός επιβάλλεται, ώστε να μειωθεί η ολική επιφάνεια των κόκκων που θα πρέπει να καλύψει ο τσιμεντοπολτός κατά την παρασκευή του σκυροδέματος.ο έλεγχος της μορφής των κόκκων γίνεται σε αντιπροσωπευτικό δείγμα του αδρανούς με ελάχιστο βάρος 500 g με τη μέτρηση των διαστάσεων κάθε κόκκου με ειδικό παχύμετρο. 29

30 Εικόνα 12. Εξόρυξη αδρανών υλικών Μηχανικά χαρακτηριστικά Τα αδρανή υλικά, ανάλογα με το σκυρόδεμα που πρόκειται να παρασκευαστεί, πρέπει να έχουν την κατάλληλη μηχανική αντοχή, η οποία καθορίζεται από τον αντίστοιχο κανονισμό. ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΦΘΟΡΑ ΑΠΟ ΤΡΙΒΗ ΚΑΙ ΚΡΟΥΣΗ Τα αδρανή υλικά πρέπει να παρουσιάζουν ικανοποιητική αντοχή στην καταπόνηση σε τριβή και σε κρούση. Ο προσδιορισμός της φθοράς μόνο από τριβή γίνεται με τη συσκευή Bοhme, ενώ της φθοράς από τριβή και κρούση με τη συσκευή Los Αngeles. AΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗΝ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Τα αδρανή υλικά πρέπει να παρουσιάζουν σταθερότητα ως προς την αποσάθρωση από το νερό, τον αέρα και τον παγετό. Ο έλεγχος των αδρανών ως προς την αποσάθρωση γίνεται κατά τη δοκιμή «υγείας πετρώματος». Κατά τη δοκιμή αυτή η άμμος πρέπει να παρουσιάζει απώλεια μικρότερη από 10% και τα αδρανή με μεγαλύτερους κόκκους απώλεια μικρότερη από 12% Φυσικά Χημικά χαρακτηριστικά Τα χρησιμοποιούμενα για την παρασκευή σκυροδέματος αδρανή οφείλουν να μην επηρεάζουν δυσμενώς: Τη διαδικασία της πήξης Τη διαδικασία της σκλήρυνσης Την αντοχή του σκυροδέματος Την ευστάθεια του όγκου και την κατάσταση της επιφάνειας του σκυροδέματος Την προστασία του οπλισμού από τη διάβρωση 0

31 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 Περιεκτικότητα σε επιβλαβείς προσμίξεις Ως επιβλαβείς προσμίξεις των αδρανών υλικών χαρακτηρίζονται οι οργανικές και ανόργανες ουσίες, οι οποίες είναι δυνατόν να επηρεάσουν δυσμενώς την πήξη και τη σκλήρυνση των κονιαμάτων και των σκυροδεμάτων, να προκαλέσουν μείωση των αντοχών τους, της σταθερότητας του όγκου τους και της προστασίας του οπλισμού του σκυροδέματος ως προς τη διάβρωση. Ακόμα μπορούν να προκαλέσουν ψαθυροποίηση ή αποφλοίωση του σκυροδέματος ή ρηγμάτωση της επιφάνειάς του. Ανάλογα με το είδος της επιβλαβούς πρόσμιξης και την ποιότητα του παρασκευαζόμενου σκυροδέματος, καθορίζεται ένα ανώτατο επιτρεπτό όριο για κάθε ουσία από τους αντίστοιχους κανονισμούς Αποθήκευση - Δειγματοληψία 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 -19 και η μείωση του δείγματος στην επιθυμητή ποσότητα για δοκιμές σύμφωνα με τα αναφερόμενα στη ΣΚ -24.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 1

32 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. 2.. ΤΟ ΝΕΡΟ 2..1.Γενικά Ένα από τα κυριότερα συστατικά του σκυροδέματος είναι το νερό. Αποτελούν μαζί με το τσιμέντο τα δύο ενεργά συστατικά του σκυροδέματος. Παίρνουν μέρος σε μια σειρά αντιδράσεων που οδηγούν στην σκλήρυνση του μίγματος. Το νερό που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι καθαρό και απαλλαγμένο από βλαπτικές ουσίες (οργανικά ή ανόργανα στερεά, θειικά άλατα, οξέα) σε μεγάλο ποσοστό γιατί μπορούν να βλάψουν την ποιότητα του σκυροδέματος και να προκαλέσουν διάβρωση του οπλισμού. Οι κανονισμοί θέτουν και διαφορετικές απαιτήσεις ανάλογα με τον τύπο του τσιμέντου. Η αναλογία του νερού στο μίγμα είναι καθοριστικός παράγοντας επίτευξης των επιθυμητών αντοχών στο σκυρόδεμα και πρέπει να διατηρείται αυστηρά στα όρια που καθορίζει η μελέτη σύνθεσης. Εν γένει, λιγότερο νερό συνεπάγεται μεγαλύτερες αντοχές και περισσότερο νερό σημαίνει υψηλότερη εργασιμότητα (ρευστότητα). Εικόνα 1. Εισαγωγή νερού στο μίγμα 2

33 2..2.Πόσιμο νερό Οι κυριότερες από τις χημικές ουσίες που έχουν δυσμενή επίδραση στην εξέλιξη των αντιδράσεων και αποτελούν βλαπτικά συστατικά του νερού, είναι οι εξής : α) Σάκχαρα γιατί εμποδίζουν την πήξη του σκυροδέματος β) Οξέα γιατί δεσμεύουν το ασβέστιο που είναι απαραίτητο για την πήξη γ) Λίπη και λάδια που δρουν μηχανικά περιβάλλοντος τους κόκκους του σκυροδέματος. δ) Οργανικές προσμίξεις γιατί αναστέλλουν την πήξη. Ο Κ.Τ.Σ.-97 ορίζει ότι το νερό πρέπει να ακολουθεί τις απαιτήσεις του σχεδίου Ελληνικού προτύπου ΕΛΟΤ 45. Στον παρακάτω πίνακα τίθενται δύο όρια α και β βλαπτικών ουσιών σε ppm. Κρίσιμα όρια βλαπτικών ουσιών (ΕΛΟΤ 45) α/α Ιδιότητες-Συστατικά Όριο α (ppm) Όριο β (pmm) 1 Ολική οξύτητα εκφρασμένη σε CaCO Ολική αλκαλικότητα εκφρασμένη σε CaCO Ανόργανα στερεά Οργανικά στερεά Θειικά άλατα Χλωριούχα άλατα εκφρασμένα σε NaCI KmnO4 για οπλισμένο Λιπαρές και ζαχαρώδεις ουσίες Εντελώς απαλλαγμένα Εντελώς απαλλαγμένα Πίνακας 6 Στην περίπτωση του οπλισμένου σκυροδέματος τα βλαπτικά συστατικά μπορούν να βρίσκονται και μεταξύ α και β ορίου ή και μεγαλύτερου από το β για κάποιες από τις ουσίες, μόνο όταν υπάρχει ανάλογη εμπειρία ή το επιτρέψουν οι δοκιμές. Όταν πρόκειται για προεντεταμένο σκυρόδεμα τα παραπάνω όρια είναι σημαντικά αυστηρότερα. Στο άοπλο σκυρόδεμα το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν τα ποσοστά είναι μικρότερα από β. Στην περίπτωση περιεκτικότητας μεγαλύτερης από το β μπορεί να χρησιμοποιηθεί υπό τον όρο της εμπειρίας ή τον όρο των δοκιμών.

34 2.. Θαλασσινό νερό Η χρήση του θαλασσινού νερού απαγορεύεται στην παρασκευή οπλισμένου σκυροδέματος εκτός αν αυτό είναι αναπόφευκτο και επιτρέπεται από τη φύση του έργου. Θα πρέπει να προβλέπεται στη σύμβαση του έργου και να περιγράφονται τα αναγκαία πρόσθετα μέτρα που πρέπει να ληφθούν (χρήση ειδικών χαλύβων, είδος τσιμέντου, αύξηση επικάλυψης κ.τ.λ.). Η χρήση θαλασσινού νερού θα πρέπει να εγκρίνεται από την ελέγχουσα Δημόσια αρχή. Στο προεντεταμένο σκυρόδεμα απαγορεύεται η χρήση του. Στην περίπτωση φέροντος άοπλου σκυροδέματος ο Ν.Κ.Τ.Σ.-97 επιτρέπει την χρήση θαλασσινού νερού μίξης σε άοπλο φέρων σκυρόδεμα, αν η απαιτούμενη αντοχή αυξηθεί κατά 15% ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΜΙΚΤΑ ΤΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Γενικά Τα πρόσθετα του σκυροδέματος είναι διάφορες ουσίες, ανόργανες ή οργανικές οι οποίες προστίθενται στα βασικά συστατικά του σκυροδέματος σε μικρές ποσότητες στο παρασκευαζόμενο σκυρόδεμα (το πολύ μέχρι 5% κατά βάρος του τσιμέντου) και βελτιώνουν, κατά περίπτωση, κάποια ιδιότητά του. Τα πρόσθετα μπορεί να είναι ανόργανης προέλευσης, όπως η θηραϊκή γη, η άσβεστος, οι τέφρες, τα χρώματα κ.ά. ή οργανικής προέλευσης, όπως τα πλαστικά, το καουτσούκ, η άσφαλτος, κ.ά. Χρησιμοποιούνται για να βελτιώσουν ή να προσδώσουν συγκεκριμένες ιδιότητες στο νωπό ή στο σκληρυμένο σκυρόδεμα. Έτσι έχουν την δυνατότητα αύξησης της εργασιμότητας και της συνεκτικότητας, αύξησης ή μείωσης του χρόνου πήξεως, αύξησης της εξίδρωσης, μείωσης της θερμότητας ενυδατώσεως, μείωσης της διαπερατότητας, αύξησης της ανθεκτικότητας σε παγοπληξία και άλλους διαβρωτικούς παράγοντες. Μερικά από αυτά έχουν την δυνατότητα να βοηθήσουν στην ανάπτυξη πρώιμων μηχανικών αντοχών. Κατά την διάρκεια των τελευταίων τριάντα ετών οι απαιτήσεις για τις κατασκευές για το σκυρόδεμα αυξήθηκαν. Νέες τεχνολογίες εφαρμόζονται στην δόμηση και απαιτούν μεταβολές των ιδιοτήτων του σκυροδέματος. Ταυτόχρονα όμως και άλλοι λόγοι, όπως η συμπίεση του κόστους, η αυξανόμενη ρύπανση του περιβάλλοντος με επακόλουθο την αύξηση της διαβρωτικής επίδρασης στις κατασκευές (όξινη βροχή), οι απαιτήσεις για αυξημένα φορτία απαιτούν την μεταβολή των ιδιοτήτων του νωπού και σκληρυμένου σκυροδέματος. Για να ανταποκριθεί το σκυρόδεμα στις νέες απαιτήσεις εμφανίζεται ένας μεγάλος αριθμός χημικών υλικών που προστίθενται κατά την ανάμιξη του σκυροδέματος και μεταβάλλουν σημαντικά τις ιδιότητές του. Τα υλικά αυτά ονομάζονται πρόσμικτα. Χωρίς την χρησιμοποίηση των πρόσμικτων δεν θα ήταν δυνατή η κατασκευή σημαντικών έργων από σκυρόδεμα. Με τις δυνατότητες αυτές το σκυρόδεμα μπορεί να ανταποκρίνεται σε υψηλότερες κατασκευαστικές απαιτήσεις, με μικρή αύξηση του κόστους και να παραμένει το κυρίαρχο δομικό υλικό. 4

35 Εικόνα 14. Πρόσμικτα σκυροδέματος Σύντομη περιγραφή των διάφορων κατηγοριών προσμίκτων Τα πρόσμικτα διακρίνονται σε : α)επιταχυντικά πρόσμικτα Τα επιταχυντικά πρόσμικτα αυξάνουν την ταχύτητα ενυδάτωσης του τσιμέντου, επιταχύνουν την πήξη και τη σκλήρυνση του σκυροδέματος και αυξάνουν την αρχική αντοχή του. Χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις,όπου απαιτείται να αναπτυχθούν αυξημένες αρχικές αντοχές στο δομικό έργο. Το κυριότερο μειονέκτημά τους είναι ότι προκαλούν μείωση της τελικής αντοχής του σκυροδέματος. β)επιβραδυντικά πρόσμικτα Τα επιβραδυντικά πρόσμικτα επιβραδύνουν την ενυδάτωση του τσιμέντου και συνεπώς την πήξη και τη σκλήρυνση του σκυροδέματος. Επίσης, βοηθούν στη διατήρηση του εργάσιμου και χρησιμοποιούνται για να αυξηθεί ο διαθέσιμος χρόνος για τη μεταφορά και τη διάστρωση του σκυροδέματος. Η αρχική αντοχή του σκυροδέματος εμφανίζεται μειωμένη, αλλά η τελική αντοχή του δεν επηρεάζεται από τα επιβραδυντικά πρόσμικτα. Χρησιμοποιούνται όταν επικρατούν υψηλές θερμοκρασίες, γιατί επιβραδύνουν το ρυθμό ανάπτυξης της θερμοκρασίας, καθώς και για την παρασκευή μεγάλων έργων χωρίς αρμούς εργασίας. γ)αερακτικά πρόσμικτα Τα αερακτικά πρόσμικτα δημιουργούν μέσα στη μάζα του νωπού σκυροδέματος μικρές φυσαλίδες με αποτέλεσμα να αυξηθεί το πορώδες του. Συνεπώς, αυξάνεται η αντοχή του στον παγετό και βελτιώνεται σημαντικά το εργάσιμό του. Όταν, όμως, η περιεκτικότητα σε αέρα ξεπεράσει τα καθορισμένα όρια είναι δυνατόν να μειωθεί η τελική αντοχή του σκυροδέματος. Συνεπώς, η χρήση αερακτικού προσμίκτου θα πρέπει υποχρεωτικά να ληφθεί υπόψη στην μελέτη σύνθεσης με αποτέλεσμα η διαδικασία να περιπλέκεται σημαντικά. Αν τελικώς χρησιμοποιηθεί αερακτικό πρόσμικτο, θα πρέπει να προστεθεί στο ανάμιγμα επιπλέον ποσότητα τσιμέντου για την αποφυγή της μείωσης των μηχανικών αντοχών, ενώ εφόσον το αερακτικό αυξάνει το εργάσιμο θα πρέπει να μειωθεί η συνολική ποσότητα νερού που θα χρησιμοποιηθεί, άρα πιθανότατα τα παραπάνω θα συνοδεύονται από αύξηση των μηχανικών αντοχών, οι οποίες θα πρέπει να παρατηρηθούν στον έλεγχο των μηχανικών αντοχών των δοκιμίων που θα ληφθούν. 5

36 δ)ρευστοποιητικά πρόσμιτα Τα ρευστοποιητικά πρόσμικτα αυξάνουν τη ρευστότητα και την ομοιομορφία του σκυροδέματος και επιτρέπουν τη μείωση του νερού ανάμιξης με αποτέλεσμα την αύξηση του εργάσιμου και της αντοχής του σκυροδέματος. Επίσης, βελτιώνουν την υδατοπερατότητα και την αντοχή του στον παγετό. Είναι δυνατόν όμως, να εμφανιστεί αύξηση της συστολής ξήρανσης, καθώς και ανεπιθύμητη αύξηση των πόρων με συνέπεια καθυστέρηση της πήξης και μείωση της αντοχής. ε)στεγανοποιητικά πρόσμικτα Τα στεγανοποιητικά πρόσμικτα μειώνουν την ποσότητα του νερού, το οποίο απορροφάται ή εισχωρεί στο σκυρόδεμα, αυξάνοντας τη στεγανότητά του. Αποφεύγεται η δημιουργία μικροκοιλοτήτων στη μάζα του σκυροδέματος, καθώς και οι μικρορηγματώσεις και μειώνεται σημαντικά το ποσοστό των πόρων και των τριχοειδών αγγείων.. Είναι δυνατόν, όμως, να μεταβληθεί η χρονική εξέλιξη της πήξης και να μειωθεί η αντοχή του σκυροδέματος. στ)πρόσμικτα για το σκυρόδεμα υπό πίεση Τα πρόσμικτα για το σκυρόδεμα υπό πίεση βελτιώνουν τη ρευστότητα και το εργάσιμό του και αυξάνουν την αντοχή του στον παγετό. Ο σωλήνας προέντασης πρέπει να γεμίζεται πλήρως χωρίς να σχηματίζονται κενά.. ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Ιδιότητες σκυροδέματος Το σκυρόδεμα μέχρι να αποκτήσει την τελική του αντοχή περνά από δύο καταστάσεις συνεκτικότητας (νωπή και σκληρυμένη).εξετάζουμε λοιπόν τις ιδιότητες του και τα προβλήματα που δημιουργούνται κατά την διαχείρησή του χωριστά για κάθε μια από τις καταστάσεις αυτές Ιδιότητες νωπού σκυροδέματος Ονομάζεται το σκυρόδεμα, το οποίο προκύπτει από την ανάμιξη των πρώτων υλών του και για όσο χρονικό διάστημα διατηρεί το εργάσιμο, δηλαδή όσο είναι δυνατόν να μεταφέρεται και να διαστρώνεται. Όταν το τσιμέντο ενωθεί με το νερό, αρχίζει η ενυδάτωσή του και δημιουργείται ο τσιμεντοπολτός, ο οποίος είναι η συνδετική ύλη του σκυροδέματος. Κατά την ενυδάτωση του τσιμέντου γίνονται διάφορες χημικές αντιδράσεις και δημιουργούνται ένυδροι κρύσταλλοι. Ο τσιμεντοπολτός αρχίζει να πήζει, γεμίζει τα κενά μεταξύ των κόκκων των αδρανών και καλύπτει την επιφάνειά τους. Με την πάροδο του χρόνου ο τσιμεντοπολτός γίνεται πιο συμπαγής και συνεκτικός, αποκτά αυξημένες αντοχές, δηλαδή αρχίζει η σκλήρυνση με τη στερεοποίηση του σκυροδέματος, η οποία διαρκεί πάρα πολύ χρόνο. 6

37 .1.2. Απόμειξη Ονομάζουμε εξίδρωση το φαινόμενο εκείνο κατά το οποίο τα στερεά συστατικά, όχι μόνο σαν σύνολο διαχωρίζονται από το νερό, αλλά και μεταξύ τους χωρίζονται, κατά την κίνηση τους προς τα κάτω, ανάλογα με το βάρος τους. Τα βαρύτερα κινούνται προς τα χαμηλότερα στρώματα και έτσι τελικά τακτοποιούνται σε στρώσεις ανάλογα με το βάρος τους. Αν οι κόκκοι είναι από το ίδιο πέτρωμα και επομένως έχουν το ίδιο ειδικό βάρος, ο διαχωρισμός γίνεται ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων. Το φαινόμενο της απομείξεως είναι από τα πιο καταστρεπτικά για την αντοχή και γενικά για την ποιότητα του σκυροδέματος, γιατί όπως είναι φανερό,μεταβάλλει τις αναλογίες μείξεως κατά τρόπο ανομοιόμορφο και απρόβλεπτο. Με αυτό τον τρόπο δημιουργούνται περιοχές με μειωμένη αντοχή, καθώς επίσης και μειωμένη πρόσφυση μεταξύ του οπλισμού και σκυροδέματος από την έλλειψη κονιάματος. Έτσι δημιουργούνται καταστρεπτικά αποτελέσματα για την αντοχή και γενικά την ποιότητα του σκυροδέματος..1.. Εξίδρωση Ονομάζουμε εξίδρωση το φαινόμενο του διαχωρισμού του νερού από τα στερεά συστατικά του σκυροδέματος, που παρουσιάζεται στην περίοδο μετά την διάστρωση και συμπύκνωση και λίγο πριν από την πήξη. Τα στερεά συστατικά καθιζάνουν λόγω της βαρύτητας, ενώ το νερό, λόγω των τριχοειδών δυνάμεων, έχει την τάση να κινηθεί προς τα επάνω. Έτσι εμφανίζεται στην επιφάνεια του σκυροδέματος λεπτό στρώμα νερού που μοιάζει με εξίδρωση. Το νερό αυτό τελικά εξατμίζεται. Η εξίδρωση επομένως έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του τελικού όγκου του μείγματος και την απομάκρυνση μέρους νερού. Η ελάττωση του νερού είναι, βέβαια, επιθυμητή, γιατί έχει ευνοϊκό αποτέλεσμα στην αντοχή, αλλά το φαινόμενο του διαχωρισμού είναι επιβλαβές και ανεπιθύμητο γενικά, λόγω της ανομοιογένειας που δημιουργεί μέσα στη μάζα του σκυροδέματος και ειδικότερα τα ακόλουθα δυσμενή φαινόμενα: α) Όπως το νερό κινείται προς τα επάνω, συμπαρασύρει το λεπτόκοκκο τμήμα του τσιμέντου. Κατά τον τρόπο αυτό το μείγμα γίνεται φτωχότερο σε τσιμέντο, και στην επάνω επιφάνεια δημιουργείται λεπτό στρώμα κονίας, που ρηγματώνεται και αποφλοιώνεται. β) Κατά τη δίοδο του νερού ανάμεσα από τα στερεά συστατικά δημιουργούνται μέσα στον τσιμεντοπολτό λεπτοί σωλήνες. γ) Η συγκέντρωση του νερού δεν γίνεται μόνο στην επάνω επιφάνεια του σκυροδέματος, αλλά το ίδιο φαινόμενο εμφανίζεται τοπικά και στις κοιλότητες μεταξύ των σκύρων, όπου γίνεται τοπική συγκέντρωση νερού με αποτέλεσμα τη δημιουργία κοιλοτήτων. δ) Το ίδιο φαινόμενο δημιουργείται και σε όλο το μήκος κάτω από τις ράβδους του οπλισμού, όπου το κενό που σχηματίζεται, μειώνει την επιφάνεια συνεργασίας ανάμεσα στο σκυρόδεμα και το σίδερο και συγχρόνως αυξάνει τον κίνδυνο διαβρώσεως των οπλισμών. 7

38 Το φαινόμενο της εξιδρώσεως επιτείνεται με την αύξηση του νερού αναμείξεως, καθώς και με την έλλειψη λεπτόκοκκων υλικών της άμμου και του τσιμέντου, γιατί μ αυτό τον τρόπο διευκολύνεται η κίνηση του νερού προς τα επάνω. Από τις δυσμενείς επιδράσεις της εξίδρωσης μπορούμε να απαλλαγούμε τελείως αν την κατάλληλη στιγμή στην αρχή της πήξεως αναμοχλέυσουμε και ξανασυμπυκνώσουμε την μάζα του νωπού ακόμη υλικού. Τέλος, πρέπει να επισημανθεί ότι κάθε είδος τσιμέντου έχει διαφορετική ικανότητα συγκρατήσεως νερού, ρόλο παίζει κυρίως η λεπτότητα του τσιμέντου και οι προσμίξεις. διάγραμμα. Σχέση μεταξύ ποιότητας τσιμέντου και εξίδρωσης.1.4. Εργασιμότητα Με τον όρο εργασιμότητα χαρακτηρίζουμε γενικά την ευκολία με την οποία μπορούμε να μεταφέρουμε, διαστρώσουμε και συμπυκνώσουμε το σκυρόδεμα. Ο ορισμός όμως αυτός δεν είναι απόλυτα ακριβής, γιατί η ευκολία αυτή κατεργασίας του νωπού σκυροδέματος συνδέεται και με τα μέσα που διαθέτουμε. Το εργάσιμο θα πρέπει να το φανταστούμε ανεξάρτητα από τις εξωτερικές αυτές συνθήκες. Γι αυτό, σωστότερο είναι να το ορίσουμε ως το έργο που απαιτείται για την υπερνίκηση των εσωτερικών τριβών ωσότου πετύχουμε πλήρη συμπύκνωση. Το εργάσιμο είναι μια πολύ για την πράξη έννοια, γιατί αποδίδει ακριβώς αυτό που ενδιαφέρει τον κατασκευαστή κατά τον χρόνο της σκυροδετήσεως, είναι όμως ιδιότητα σύνθετη που συνδέεται με άλλες ρεολογικές ιδιότητες και που δύσκολα μπορεί να αποδοθεί ποσοτικά. 8

39 Τέτοιες ιδιότητες, με τις οποίες συνδέεται και εξαρτάται το εργάσιμο, είναι οι ακόλουθες: α) Η ρευστότητα που σημαίνει την ευκολία με την οποία ρέει ένα υλικό. Η ρευστότητα εξαρτάται κυρίως από την ποσότητα του νερού αναμείξεως. β) Η πλαστικότητα, με την οποία νοείται η ικανότητα του υλικού να παραμορφώνεται χωρίς διακοπή της συνέχειας του. γ) Η συνοχή, η οποία είναι το αποτέλεσμα των δυνάμεων που έλκουν τα μόρια του υλικού μεταξύ τους και επομένως είναι μία από τις ιδιότητες που συντελούν στην πλαστικότητα. δ) Η συμπυκνωσιμότητα, δηλαδή η δυνατότητα του υλικού να συμπυκνωθεί και που εξαρτάται από τον αρχικό βαθμό συμπυκνώσεως. ε) Τέλος, τον όρο συνεκτικότητα χρησιμοποιούμε πολλές φορές, για να εκφράσουμε άλλοτε το εργάσιμο και άλλοτε τη ρευστότητα..1.4.α. επίτευξη της βέλτιστης εργασιμότητας Η εργασιμότητα αυξάνεται (βελτιώνεται) όσο αυξάνεται η ποσότητα του νερού αναμίξεως και οι κόκκοι των αδρανών πλησιάζουν το σφαιρικό σχήμα. Αν δεν πετύχουμε υψηλό βαθμό συμπύκνωσης τότε η εργασιμότητα δεν επηρεάζει την τελική αντοχή του σκυροδέματος. Ως γενικές οδηγίες σχετικά με την επίτευξη της βέλτιστης εργασιμότητας (δηλαδή της ρευστότητας και της συνεκτικότητας) του σκυροδέματος μπορούμε να αναφέρουμε τις παρακάτω: H ρευστότητα δεν πρέπει να ξεπερνά αυτήν που απαιτείται για τη διάστρωση, συμπύκνωση και τέλειωμα. Για τη βελτίωση της συνεκτικότητας είναι προτιμότερο να αυξηθεί ο λόγος άμμου προς χονδρά αδρανή αντί για την αναλογία των λεπτόκοκκων συστατικών της άμμου. Για το σκυρόδεμα με μεγάλες απαιτήσεις ρευστότητας κατά τη διάστρωση είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούνται ρευστοποιητικά ή υπερρευστοποιητικά αντί για πρόσθετο νερό, ώστε να αποφευχθούν δυσάρεστες επιπτώσεις στην αντοχή και στην ανθεκτικότητα σε διάρκεια Η ρευστότητα εκτιμάται συνήθως με την κάθιση, που είναι σχεδόν ανάλογη της περιεκτικότητας του αναμίγματος σε νερό. Η απαιτούμενη ποσότητα νερού για την επίτευξη δεδομένης κάθισης γενικά μειώνεται αυξάνοντας το μέγιστο κόκκο καλά διαβαθμισμένων αδρανών, μειώνοντας την περιεκτικότητα αδρανών με γωνιώδεις και τραχιές επιφάνειες και αυξάνοντας την ποσότητα του εγκλωβισμένου στο ανάμιγμα αέρα 9

40 .1.4.β. Μετρήση της εργασιμότητας Ο βαθμός εργασιμότητας του νωπού σκυροδέματος μετριέται με έμμεσο τρόπο με μία από τις επόμενες εν ισχύ μεθόδους: α) Με μέτρηση της κάθισης β) Με προσδιορισμό του μέτρου εξάπλωσης γ) Με προσδιορισμό του μέτρου συμπύκνωσης δ) Με προσδιορισμό του χρόνου Vebe (δια της συσκευής Vebe) α) Δοκιμή κάθισης. Κάθιση είναι ένα μέτρο εργασιμότητας που εκφράζεται με την απώλεια ύψους, σε cm, που παρουσιάζει μια κωνική στήλη νωπού σκυροδέματος, όταν ανασυρθεί η κωνική μήτρα (κώνος καθίσεως) με την οποία μορφώθηκε. β) Δοκιμή εξάπλωσης. Εξάπλωση είναι ένα μέτρο εργασιμότητας που εκφράζεται με τη μέση διάμετρο σε cm που αποκτά μια κωνική στήλη νωπού σκυροδέματος, η οποία μορφώθηκε επάνω στην τράπεζα εξαπλώσεως, έπειτα από ορισμένο αριθμό αναπηδήσεων της τράπεζας. γ) Δοκιμή συμπύκνωσης Στη μέθοδο αυτή ειδικό δοχείο γεμίζεται πλήρως με νωπό σκυρόδεμα και ακολούθως το σκυρόδεμα συμπυκνώνεται τελείως με δόνηση. Το συμπυκνωθέν σκυρόδεμα γεμίζει το δοχείο μέχρι ύψους h και η επιφάνειά του απέχει από το επάνω χείλος του δοχείου απόσταση s δ) Δοκιμή Vebe Στη μέθοδο αυτή κολουροκωνικό δοχείο γεμίζεται πλήρως με νωπό σκυρόδεμα και τοποθετείται μέσα σε κυλινδρικό δοχείο. Ακολούθως, το όλο σύστημα τοποθετείται πάνω σε δονητική τράπεζα. Μετά αφαιρείται το πρώτο δοχείο και η τράπεζα υποβάλλεται σε δόνηση. Προσδιορίζεται ο απαιτούμενος χρόνος δόνησης, ώστε το σχήμα του νωπού σκυροδέματος από κολουροκωνικό να πάρει τη μορφή κυλίνδρου Εικόνα 15. Δοκιμή Εξάπλωσης Εικόνα 16. Δοκιμή Κάθισης 40

41 O ευρισκόμενος σε ισχύ στην Ελλάδα ΚΤΣ '97,δέχεται για την μέτρηση της εργασιμότητας τις δοκιμές της κάθισης και της εξάπλωσης ενώ για σκυροδέματα με πολύ μικρή περιεκτικότητα σε νερό δέχεται την δοκιμή προσδιορισμού του χρόνου Vebe. Στην πράξη απαιτούνται εργασιμότητες που αντιστοιχούν σε κάθιση cm, μεγαλύτερη από την προβλεπόμενη από τον κανονισμό (10-12 cm). Αυτό πετυχαίνεται όχι με την προσθήκη νερού αλλά με την προσθήκη υπερρευστοποιητικών υλικών, για να μη προκαλείται μείωση της αντοχής του σκυροδέματος..2. Πεπηγμένο (σληρυμένο) σκυρόδεμα.2.1. Γενικά Πεπηγμένο σκυρόδεμα ονομάζεται το σκυρόδεμα, το οποίο έχει σκληρυνθεί και έχει αποκτήσει την οριστική μορφή του, δηλαδή έχει μετατραπεί σε τεχνητό λίθο. Κάποιες ενδιαφέρουσες ιδιότητες του στερεού είναι: 1)Αντοχή στη θλίψη 2) Αντοχή στην κάμψη και στον εφελκυσμό ) Αντοχή στην τριβή 4) Ανθεκτικότητα 5) Πορώδες και στεγανότητα.2.2. Αντοχή στη θλίψη Είναι η πιο σπουδαία ιδιότητα του σκυροδέματος, επειδή αυτή επηρεάζει και άλλες ιδιότητες. Από αυτή εξάλλου χαρακτηρίζεται βασικά και η ποιότητα του σκυροδέματος. Κατά τον ΚΤΣ 97 η αντοχή του σκυροδέματος σε θλίψη ελέγχεται δια της θραύσεως δοκιμίων που παίρνονται στην έξοδο του υλικού από την μπετονιέρα ή στην έξοδο του αυτοκινήτου μεταφοράς. Με τα δοκίμια που παίρνουμε κάνουμε δύο ειδών ελέγχους. Τον έλεγχο της αντοχής του σκυροδέματος σε μικρή ηλικία και τον έλεγχο συμμόρφωσης των δοκιμίων σε ορισμένα κριτήρια που θέτει ο κανονισμός. Κατά τον έλεγχο συμμόρφωσης ερευνάται, με στατικές μεθόδους η εκπλήρωση βασικών ανισοτικών σχέσεων μεταξύ των αντοχών μιας σειράς δοκιμίων (6 ή 12) ανάλογα με την ποσότητα σκυροδέματος που διαστρώνεται σε μια μέρα. Δοκίμια εκ του αυτού σκυροδέματος, διαφόρου μορφής δεν παρουσιάζουν κατά κανόνα την ίδια αντοχή. Για το λογο αυτό προέκυψε η ανάγκη να καθορίζουν οι Κανονισμοί το σχήμα και τις διαστάσεις των δοκιμίων. Η αντοχή σε θλίψη που θα προκύψει από τη θραύση των τυπικών αυτών δοκιμίων (συμβατικά δοκίμια) θα ονομάζεται συμβατική αντοχή. Η θλιπτική αντοχή προέρχεται από μονοαξονική καταπόνηση του δοκιμίου. Πειραματικές έρευνες έδειξαν ότι αν συγχρόνως με την καταπόνηση εφαρμοστούν και εγκάρσια θλιπτικά φορτία (πολυαξονική καταπόνηση) τότε η θλιπτική αντοχή εμφανίζεται αυξημένη. Βαθμιαία μείωση της θλιπτικής αντοχής σημειώνεται αν μια καταπόνηση έχει μεγάλη χρονική διάρκεια παραμονής επί 41

42 του δοκιμίου. Αρχικά η μείωση έχει έντονο ρυθμό ο οποίος βαθμιαία ομαλοποιείται. Τέλος μια επαναλαμβανόμενη καταπόνηση με σταθερό φορτίο ή μια μεταβολή της τάσεως των δύο ορίων είναι δυνατό να προκαλέσει θραύση του υλικού,ακόμη και να η σmax δεν ξεπερνά την στατική αντοχή του υλικού. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται κόπωση του υλικού. Η αντοχή του σκυροδέματος στη θλίψη εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως: 1) Την ποιότητα των υλικών 2) Τις αναλογίες των υλικών ανάμειξης ) Τον τρόπο μεταφοράς, τοποθέτησης και συμπύκνωσης του σκυροδέματος 4) Το ποσοστό των κενών 5)Το λόγο νερού τσιμέντου (W/Z) Σχετικά με την θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος ο κανονισμός ορίζει : 1.Συμβατική αντοχή σε θλίψη δοκιμίου ή αντοχή συμβατικού δοκιμίου σε θλίψη f28 είναι η αντοχή ενός συμβατικού δοκιμίου που έχει την μορφή και τις σ=διαστάσεις που προβλέπονται στον κανονισμό αυτό και που παρασκευάζεται και συντηρείται σύμφωνα με τη μέθοδο ΣΚ-0 και ελέγχεται σύμφωνα με την μέθοδο ΣΚ-0 σε ηλικία 28 ημερών. 2.Χαρακτηριστική αντοχή σκυροδέματος σε θλίψη fck θεωρείται εκείνη η τιμή αντοχής κάτω της οποίας υπάρχει 5% πιθανότητα να βρεθεί η τιμή αντοχής ενός τυχαίου δοκιμίου.μέση αντοχή σκυροδέματος σε θλίψη fm είναι ο μέσος όρος αντοχής όλων των συμβατικών δοκιμίων που θα μπορούσαν να παρασκευαστούν από μια σημαντικά μεγάλη ποσότητα σκυροδέματος, αν ολόκληρη αυτή η ποσότητα μετατρεπόταν σε δοκίμια. 4.Απαιτούμενη αντοχή σκυροδέματος σε θλίψη fa είναι η τιμή της μέσης αντοχής fm για την οποία το σκυρόδεμα του έργου έχει μια ορισμένη πιθανότητα αποδοχής, όταν εξετάζεται με τα κριτήρια συμμορφώσεως του κανονισμού. Οι αναλογίες υλικών της μελέτης συνθέσεως πρέπει να εξασφαλίζουν μέση αντοχή fm τουλάχιστον ίση με την απαιτούμενη..2.. Αντοχή στον εφελκυσμό και στην κάμψη Η αντοχή του σκυροδέματος στον εφελκυσμό και στην κάμψη είναι πολύ μικρή. Ο προσδιορισμός της αντοχής σε εφελκυσμό είναι δύσκολο να επιτευχθεί και τα αποτελέσματα και τα αποτελέσματα που έχουν προκύψει διαφέρουν ουσιωδώς μεταξύ τους. Κατά κανόνα προσδιορίζεται η αντοχή σε εφελκυσμό λόγω κάμψεως και όχι σε καθαρό αξονικό εφελκυσμό. Ο παράγοντας, που επιδρά κυρίως στις αντοχές αυτές, είναι η μορφή των κόκκων των αδρανών υλικών. Τα αδρανή με γωνιώδεις κόκκους δίνουν σκυρόδεμα ισχυρότερο σε εφελκυσμό και σε 42

43 κάμψη από αυτά που έχουν στρογγυλεμένους κόκκους. Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι από 1/10 μέχρι 1/15 της αντοχής σε θλίψη και η αντοχή σε κάμψη από 1/7 μέχρι 1/10 της αντοχής σε θλίψη χωρίς να έχει βρεθεί άμεση αντιστοιχία. Εκείνο που είναι σίγουρο είναι ότι αυξανόμενης της θλιπτικής αντοχής αυξάνεται και η εφελκυστική, όχι όμως με τον ίδιο ρυθμό με συνέπεια ο λόγος fεφελκ./φθλιπτ. να μειώνεται. Επίσης η εφελκυστική αντοχή για να εκδηλωθεί απαιτεί καλύτερη συντήρηση δηλαδή είναι πλέον ευαίσθητη στη συντήρηση Αντοχή στην τριβή Η αντοχή του σκυροδέματος στη θλίψη αποτελεί το κριτήριο, για την εξακρίβωση της αντοχής του στη φθορά τριβής. Σκυροδέματα που έχουν ψηλή αντοχή στη θλίψη, παρουσιάζουν αντοχή στην τριβή. Δηλαδή, οι παράγοντες, που επηρεάζουν την αντοχή του σκυροδέματος στην τριβή, είναι οι ίδιοι με εκείνους που αναφέρθηκαν στην αντοχή του στη θλίψη. Για την αύξηση της αντοχής του σκυροδέματος στην τριβή, στην τελική επίστρωση του δαπέδου, προστίθεται σκόνη σιδήρου Ανθεκτικότητα Με τον όρο «ανθεκτικότητα σκυροδέματος» εννοούμε την δυνατότητα του οπλισμένου σκυροδέματος να αντιστέκεται, για όλη τη διάρκεια ζωής του, στις δυσμενείς επιδράσεις του περιβάλλοντος έτσι ώστε να μην παθαίνει ζημιές, οι οποίες μειώνουν την ικανότητά του να αναλαμβάνει τα φορτία (σεισμικά και άλλα), τα οποία σχεδιάστηκε να αναλαμβάνει. Τα συστατικά της ατμόσφαιρας που προκαλούν αλλοιώσεις στο οπλισμένο σκυρόδεμα, είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και τα χλωριόντα (Cl-), που είναι μέρος του κοινού αλατιού της θάλασσας και βρίσκονται στην ατμόσφαιρα στις παραθαλάσσιες περιοχές, θειϊκά στο έδαφος,μαλακό νερό κ.τ.λ. Αυτά τα δύο συστατικά (CO2 και Cl-), με διαφορετικό μηχανισμό το καθένα, εισχωρώντας στο σκυρόδεμα, από αόρατες στο γυμνό μάτι μικρορωγμές, προσβάλλουν και οξειδώνουν τον οπλισμό που εμπεριέχεται στο σκυρόδεμα. Ο σίδηρος έχει την ιδιότητα να διογκώνεται όταν οξειδώνεται. Έτσι ο οπλισμός όταν οξειδώνεται από τα CO2 και Cl-, διογκώνεται, με αποτέλεσμα να σπρώχνει προς τα έξω το σκυρόδεμα που τον περιβάλλει οπότε δημιουργούνται μεγάλες ρωγμές στο σκυρόδεμα ( πετάει τις γωνιές ). Από αυτές τις μεγάλες πλέον ρωγμές οι διαβρωτικοί παράγοντες εισχωρούν στο σκυρόδεμα με επιταχυνόμενους ρυθμούς. Αποτέλεσμα είναι η ταχύτατη εξέλιξη της διάβρωσης. Το καθαρό πάχος (διατομή) του υγιούς οπλισμού μειώνεται και έτσι ο συνδυασμός σκυρόδεμα-οπλισμός δεν μπορεί να αναλάβει πλέον τα φορτία που αρχικά σχεδιάστηκε να αναλαμβάνει, με ό,τι κίνδυνο αυτό συνεπάγεται για τη στατικότητα του κτιρίου. 4

44 Οι παράγοντες που συντελούν στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος είναι: 1) Η χρησιμοποίηση σκληρών αδρανών υλικών με κανονική κοκκομετρική διαβάθμιση 2) Η σωστή αναλογία νερού τσιμέντου ) Η καλή ανάμειξη και συμπίεση του σκυροδέματος Εικόνα17. Εξέλιξη διάβρωσης.2.6. Πορώδες και στεγανότητα Το σκυρόδεμα είναι υλικό πορώδες, δηλαδή περιέχει κενά και τριχοειδείς πόρους στη μάζα του. Οι λόγοι για τους οποίους δημιουργούνται τα κενά και οι πόροι είναι οι εξής: 1) Τα αδρανή υλικά, που αποτελούν το σκυρόδεμα, είναι πορώδη υλικά 2) Τα κενά, που μένουν μεταξύ των κόκκων της άμμου, δεν είναι δυνατό να γεμίσουν τελείως με τον πολτό του τσιμέντου ) Όσο καλά και να γίνει η διάστρωση και το κοπάνισμα, πάντοτε θα παρουσιάζονται περιοχές με ελαττωμένη συμπύκνωση Το μεγάλο πορώδες μειώνει την ποιότητα του σκυροδέματος, διότι ελαττώνει τη μηχανική αντοχή του και αυξάνει την αεροπερατότητα και υδροπερατότητα του. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, ο αέρας και το νερό να εισχωρούν εύκολα στη μάζα του σκυροδέματος και να οξειδώνουν τον οπλισμό. Εξάλλου, ελαττώνεται και η στεγανότητα, η οποία σε μερικά έργα είναι απαραίτητη. Για την επίτευξη στεγανότητας πρέπει να χρησιμοποιούνται βοηθητικά υλικά, που προστίθενται στο νωπό σκυρόδεμα και κλείνουν τους πόρους του, να τοποθετούνται υδατοστεγανωτικά υλικά (ασφαλτόχαρτο) ή ακόμα να επαλείφεται η επιφάνεια με ισχυρό στεγανό τσιμεντοκονίαμα ή διάφορα γαλακτώματα. 44

45 .2.7. Παράγοντες που επηρεάζουν τις ιδιότητες του σκληρυνθέντος σκυροδέματος Οι ιδιότητες του σκληρυνθέντος σκυροδέματος επηρεάζονται από τους εξής παράγοντες : 1) Ο βαθμός ενυδάτωσης Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός ενυδάτωσης, δηλαδή όσο πιο ολοκληρωμένη είναι η ενυδάτωση των κόκκων του τσιμέντου, τόσο πιο συμπαγές, στερεό και ανθεκτικό είναι το σκληρυνθέν σκυρόδεμα. 2) Ο συντελεστής νερού τσιμέντου, ω Η τιμή του συντελεστή w επηρεάζει σημαντικά την πλαστικότητα και την αντοχή του σκυροδέματος. Ο συντελεστής αυτός έχει καθορισμένη τιμή ανάλογα με την απαιτούμενη αντοχή του παρασκευαζόμενου σκυροδέματος και την ποιότητα του τσιμέντου. Μεγαλύτερες ή μικρότερες τιμές από την απαιτούμενη τιμή του w επιδρούν αρνητικά στην αντοχή του σκυροδέματος. ) Η θερμοκρασία Η θερμοκρασία επηρεάζει την ταχύτητα σκλήρυνσης του σκυροδέματος για θερμοκρασίες αέρα μέχρι και τους 18 0C περίπου. Για τις θερμοκρασίες αυτές η ταχύτητα σκλήρυνσης μειώνεται, καθώς μειώνεται η θερμοκρασία, και μάλιστα η μείωση είναι μεγαλύτερη για λεπτά δοκίμια. Για θερμοκρασίες μεγαλύτερες από τους 18 0C η ταχύτητα σκλήρυνσης παραμένει σταθερή, ανεξάρτητα από το πάχος του δοκιμίου 4) Η υγρασία Η γρήγορη ξήρανση του σκυροδέματος έχει ως αποτέλεσμα να αναπτυχθούν τάσεις λόγω της συστολής ξήρανσης, οι οποίες προκαλούν ρηγμάτωση ή μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό του σκυροδέματος...1. Μεταφορά και διάστρωση σκυροδέματος Το σκυρόδεμα, κατά τη μεταφορά και τη διάστρωσή του, πρέπει να προστατεύεται από τις επιδράσεις των καιρικών φαινομένων και από την πρόσμιξή του με άλλα υλικά. Επίσης, πρέπει να αποφεύγεται η απόμειξή του και το σκυρόδεμα να διατηρεί την ομοιογένεια και το εργάσιμό του. Η μεταφορά του σκυροδέματος στον τόπο διάστρωσης γίνεται με διάφορους τρόπους,ανάλογα με την ποιότητα και την ποσότητά του, όπως με καροτσάκια, αναβατόρια, ειδικά οχήματα, ειδικές αντλίες, κ.λ.π. Για την εκφόρτωση του σκυροδέματος και την μεταφορά του στη θέση διάστρωσης θα πρέπει να χρησιμοποιούνται κεκλιμένα επίπεδα, μεταφορικές ταινίες ή άλλα κατάλληλα μέσα, Εικόνα 18.Διάστρωση σκυροδέματος τα οποία δεν προκαλούν απόμειξη του μίγματος. 45

46 Απαγορεύεται η ελεύθερη πτώση σκυροδέματος από ύψος μεγαλύτερο από 2,5 m. Η διάστρωση του σκυροδέματος στα καλούπια πρέπει να γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να αποφεύγεται η δημιουργία κενών ή οπών...2.συμπύκνωση σκυροδέματος Όταν μετά τη διάστρωσή του το σκυρόδεμα σκληρυνθεί χωρίς να συμπυκνωθεί, παραμένει μέσα στη μάζα του μια επιπλέον ποσότητα αέρα με αποτέλεσμα τη δημιουργία πόρων, οι οποίοι επηρεάζουν αρνητικά τις ιδιότητες του σκυροδέματος. Επίδραση των επιπλέον πόρων του σκυροδέματος, λόγω μη συμπύκνωσης, στην αντοχή σε κάμψη και σε θλίψη του σκυροδέματος Συνεπώς, το νωπό σκυρόδεμα πρέπει να συμπυκνώνεται, ώστε να απομακρυνθεί ο εγκλωβισμένος αέρας και να γίνει πυκνότερη η διάταξη των κόκκων των αδρανών. Η συμπύκνωση εξαρτάται κυρίως από το μέγεθος των κόκκων του αδρανούς, το συντελεστή ω, τη διάταξη του οπλισμού και τις διαστάσεις του δομικού στοιχείου. Οι συνηθέστεροι τρόποι συμπύκνωσης είναι : α. Κοπανισμός με το χέρι ή μηχανικώς. β. Ραβδισμός με ξύλινες ή χαλύβδινες κυλινδρικές ράβδους. γ. Δόνηση με δονητές μέσα στη μάζα, επιφανειακούς, ξυλότυπου ή και με δονητικές τράπεζες. Η συμπύκνωση γίνεται με δόνηση και μόνο για σκυρόδεμα με μεγάλο μέτρο εξάπλωσης και για δοκίμια μικρού πάχους γίνεται με σανίδα ή ράβδο. Ο πιο κατάλληλος τρόπος συμπύκνωσης με δόνηση εξαρτάται από τη μορφή του δομικού στοιχείου και από τη διαδικασία διάστρωσης.. Ο βαθμός συμπύκνωσης του σκυροδέματος εξαρτάται από τη συνεκτικότητά του....συντήρηση σκυροδέματος Τέλος το σκυρόδεμα μετά την τοποθέτηση του πρέπει να συντηρείται προσεκτικά για να εξασφαλίζεται η ομαλή ενυδάτωση του τσιμέντου και συνεπώς η λήψη των επιθυμητών αντοχών. Όταν λέμε συντήρηση εννοούμε με απλά λόγια τη διαδικασία με την οποία το περιβάλλον του φρέσκου μπετόν -και ιδιαίτερα η θερμοκρασία κι η υγρασία- τίθεται υπό έλεγχο για κάποιο χρονικό διάστημα έτσι ώστε το μπετόν να αποκτήσει την επιθυμητή δύναμη και αντοχή. Ανάμεσα στα μέτρα που παίρνονται για τη συντήρηση του σκυροδέματος περιλαμβάνονται: 1)Διαβροχή με νερό 2)Ψεκασμός με υλικά που δημιουργούν αδιαπέρατες μεμβράνες και συνεπώς συγκρατούν το νερό )Επικάλυψη με ειδικά φύλλα ή υγρές λινάτσες. 46

47 .4. Διάφορα είδη σκυροδέματος Το σκυρόδεμα, ανάλογα με τον τρόπο ενίσχυσης του με οπλισμό, διακρίνεται σε άοπλο, οπλισμένο και προεντεταμένο..4.1.άοπλο σκυρόδεμα Είναι το σκυρόδεμα που δεν είναι ενισχυμένο με ράβδους οπλισμού. Παρασκευάζεται από κοινό τσιμέντο πόρτλαντ και αδρανή υλικά. Η περιεκτικότητα του σε τσιμέντο είναι χαμηλή, γι αυτό και ονομάζεται ισχνό σκυρόδεμα ή γκρομπετόν. Χρησιμοποιείται συνήθως σε δάπεδα, σε υποστρώματα για τα πέδιλα και σε πρόχειρες κατασκευές Οπλισμένο σκυρόδεμα Είναι το σκυρόδεμα που ενισχύεται με ράβδους από χάλυβα. Τα στοιχεία από οπλισμένο σκυρόδεμα κατασκευάζονται στο εργοτάξιο, δηλαδή απ ευθείας στην τελική θέση ή στο εργοστάσιο, οπότε και ονομάζονται προκατασκευασμένα στοιχεία. Από το εργοστάσιο μεταφέρονται και τοποθετούνται στην οριστική θέση τους στο έργο..4..προεντεταμένο σκυρόδεμα Στο προεντεταμένο σκυρόδεμα εφαρμόζεται άλλος τρόπος χρησιμοποίησης του χαλύβδινου οπλισμού. Ο χάλυβας, σε μορφή συρμάτων ή καλωδίων, δεν τοποθετείται στον ξυλότυπο γυμνό, αλλά μέσα σε σωλήνες, ώστε κατά τη διάστρωση, να μην έρχεται σε επαφή με το σκυρόδεμα. Μετά τη σκλήρυνση του σκυροδέματος, εφαρμόζονται δυνάμεις εφελκυσμού στα χαλύβδινα καλώδια και με την κατάλληλη διάταξη, συγκρατούνται σε κατάσταση τάσης. Με τη μέθοδο αυτή, διευρύνθηκαν οι δυνατότητες κατασκευής έργων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Σήμερα, είναι δυνατό να κατασκευαστούν δοκοί ή πλάκες πολύ μεγάλων ανοιγμάτων, πράγμα που με το κοινό οπλισμένο σκυρόδεμα ήταν αδύνατο. Το προεντεταμένο σκυρόδεμα χρησιμοποιείται κυρίως σε έργα γεφυροποιίας και σε κτίρια εργοστασίων..5.ειδικά σκυροδέματα Τα σκυροδέματα αυτά παρασκευάζονται με εξειδικευμένες ιδιότητες, ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις του έργου που θα κατασκευαστεί..5.1.σκυρόδεμα υψηλής αντοχής Τις τελευταίες δεκαετίες έχουν γίνει προσπάθειες να παραχθούν σκυροδέματα με αντοχές πολύ μεγαλύτερες από 50 Mpa που ορίζουν οι κανονισμοί. Κατά την παρασκευή τους δε χρησιμοποιείται κοινό τσιμέντο πόρτλαντ, αλλά αργιλικό. Τα αργιλικά σκυροδέματα, σε σύγκριση με τα κοινά, πήζουν και σκληρύνονται πολύ ταχύτερα και αποκτούν υψηλή μηχανική αντοχή σε μικρότερο χρόνο. Έτσι, είναι δυνατό οι ξυλότυποι να αφαιρεθούν νωρίτερα. Επίσης, η τελική αντοχή τους σε θλίψη είναι μεγαλύτερη από την αντοχή των κοινών σκυροδεμάτων. Οι αντοχές των σκυροδεμάτων υψηλής αντοχής πετυχαίνονται : με μείωση του νερού αναμίξεως στο ελάχιστο δυνατό, με αύξηση της ποσότητας του τσιμέντου, με μείωση του μέγιστου κόκκου 47

48 των αδρανών και ενδεχομένως με προσθήκη πυριτικής παιπάλης. H μακροχρόνια όμως συμπεριφορά των σκυροδεμάτων αυτών και ιδιαίτερα της πυριτικής παιπάλης δεν είναι πλήρως μελετημένη. Εικόνα 19. Η κατασκευή της γέφυρας Ρίου-Αντιρίου πραγματοποιήθηκε με σκυρόδεμα υψηλής αντοχής.5.2.αεροσκυρόδεμα Ακολουθείται ο ίδιος τρόπος παρασκευής, όπως και στα κοινά σκυροδέματα, με τη διαφορά ότι, κατά τη διάρκεια της ανάμειξης, προστίθενται ειδικά πρόσμικτα που προκαλούν τη δημιουργία κυψελών. Έτσι δημιουργείται ένα σκυρόδεμα με σπογγώδη μάζα. Το αεροσκυρόδεμα παρουσιάζει άριστες μονωτικές ιδιότητες ως προς τη θερμότητα και τον ήχο, αλλά έχει πολύ χαμηλή αντοχή και μικρή υδατοστεγανότητα. Χρησιμοποιείται ως μονωτικό υλικό δαπέδων, στεγών κ.ά..5..στεγανά σκυροδέματα Αν στο κοινό σκυρόδεμα, προστεθούν ορισμένες χημικές ουσίες που κυκλοφορούν στο εμπόριο με διάφορες μορφές και ονομασίες, τότε αυξάνεται η στεγανότητα του και ελαττώνεται η υδροαπορροφητικότητά του. Οι ουσίες αυτές είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν και για την αύξηση της στεγανότητας οπλισμένων σκυροδεμάτων. Η αντίδραση του σκυροδέματος στη δίοδο του νερού εξαρτάται κυρίως από το πορώδες της τσιμεντοκονίας. Γι αυτό, ο λόγος νερού τσιμέντου πρέπει να είναι πολύ μικρός..5.4.αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα Το αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα είναι ένα ειδικό σκυρόδεμα το οποίο συμπυκνώνεται με το ίδιο βάρος του χωρίς τη χρήση εξωτερικών δονητών μάζας. Αυτό επιτυγχάνεται χάρη στις βελτιωμένες ρεολογικές ιδιότητες του υλικού, οι οποίες οφείλονται στην ύπαρξη μεγάλης ποσότητας λεπτών υλικών σε συνδυασμό με αυξημένη δοσολογία ενός ισχυρού υπερρευστοποιητή και σε ορισμένες περιπτώσεις - ενός χημικού προσμίκτου ρύθμισης του ιξώδους. Αποτέλεσμα των ανωτέρω είναι η παραγωγή ενός σκυροδέματος με χαμηλή τάση διαρροής και χαμηλό ιξώδες, η χρήση του οποίου είναι ιδανική για περιπτώσεις προκατασκευασμένων δομικών στοιχείων, γεωμετρικά δύσκολων διατομών και στοιχείων με 48

49 αυξημένη ποσότητα οπλισμού. Παρά την όλο και αυξανόμενη διάδοση του αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες, η χρήση του στην Ελλάδα παραμένει σε πολύ χαμηλά επίπεδα..5.5.ινοπλισμένο σκυρόδεμα Εικόνα 20. Ινοπλισμένο σκυρόδεμα Το σκυρόδεμα που συντίθεται από υδραυλικά τσιμέντα, λεπτόκοκκα ή και χονδρόκοκκα αδρανή και ασυνεχείς διακριτές ίνες ορίζεται ως ινοπλισμένο σκυρόδεμα. Οι ίνες είναι μικρού μήκους,της τάξης των μερικών εκατοστών,και διαμέτρου που είναι συνήθως κλάσμα του χιλιοστού,και διασκορπίζονται στη μάζα του υλικού κατά την ανάμιξη των συστατικών του,σε ποσοστό της τάξης του 1-% κ.ο. Συνήθως παρασκευάζονται απο χάλυβα,πολυπροπυλένιο η γυαλί,ενώ εφαρμογές βρίσκουν και ίνες απο άλλα υλικά,όπως ο άνθρακας,ο πολυεστέρας,το νάυλον,και φυσικά υλικά,όπως το ξύλο.ο βασικός ρολος των ινών στο σκυρόδεμα είναι η αύξηση της παραμόρφωσης του υλικού κατά την αστοχία (που σχετιζιται με εφελκυστικές τάσεις) και ο περιορισμός γενικά της ρηγμάτσης (π.χ. λόγω συστολής ξήρανσης), ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις επιτυγχάνεται και (μικρή συνήθως) αύξηση της αντοχής.τα τελευταία χρόνια οι χρήσεις του ινοπλισμένου σκυροδέματος έχουν επεκταθεί σε παρά πολλές κατηγόριες έργων πολιτικού μηχανικού λόγω των βελτιωμένων μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων του σε σύγκριση με το συμβατικό άοπλο σκυρόδεμα..5.6.ελαφρά σκυροδέματα Ως ελαφροσκυροδέματα χαρακτηρίζονται γενικά τα τσιμεντοκονιάματα ή σκυροδέματα με πυκνότητα αλλά και αντοχή σαφώς μικρότερη από την πυκνότητα των κανονικών σκυροδεμάτων ( kg/ m ). Tα ελαφροσκυροδέματα με μεγάλη σχετικά πυκνότητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την κατασκευή φερόντων δομικών στοιχείων, ενώ για μη φέροντα δομικά στοιχεία, κατασκευές πλήρωσης, θερμομονωτικές στρώσεις κτλ. χρησιμοποιούνται ελαφροσκυροδέματα χαμηλής σχετικά πυκνότητας. Ένας από τους βασικούς λόγους για την χρησιμοποίηση ελαφροσκυροδεμάτων σε δάπεδα είναι και η πυροπροστασία που προσφέρουν. 49

50 .5.7.Εκτοξευόμενο σκυρόδεμα Το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα είναι σκυρόδεμα που εφαρμόζεται με εκτόξευση με υψηλή πίεση. Περιέχει συνήθως αυξημένη περιεκτικότητα σε τσιμέντο (σε σχέση με τα έγχυτα σκυροδέματα) και αδρανή υλικά μικρής κοκκομετρικής διαβάθμισης. Το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα διαστρώνεται πάνω σε μία επιφάνεια μετά από εκτόξευση από ακροφύσιο, ώστε να σχηματίσει στρώση σκυροδέματος-μανδύα πάνω στην εν λόγω επιφάνεια. Το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα χρησιμοποιείται για την ενίσχυση κυρίως σοβαρών βλαβών όλων των φερόντων στοιχείων ενός κτιρίου όπως σε υποστηλώματα, δοκούς, πλάκες, θεμέλια, τοιχία, φέρουσες τοιχοποιίες, λιθοδομές, κ.λ.π. Πέρα από την εφαρμογή του σε επιφάνεια από σκυρόδεμα και τοιχοποιία μπορεί να εφαρμοστεί και σε βράχο, χώμα, εκσκαφές κλπ..6.κυριότερες Χρήσεις Σκυροδέματος Είναι λογικό να γίνεται κατηγοριοποίηση των χρήσεων του σκυροδέματος, βάσει του τόπου και του τρόπου παραγωγής του, σε συνδυασμό με τις μεθόδους εφαρμογής του, καθώς οι διαφορετικές χρήσεις του σκυροδέματος έχουν και διαφορετικές απαιτήσεις και ιδιότητες. Ακολούθως παρατίθενται οι πωλήσεις τσιμέντου σε δύο Ευρωπαϊκές χώρες για το 2002 ως ενδεικτικό παράδειγμα του πως ποικίλουν τα ποσοστά κατανάλωσης του τσιμέντου,ανάλογα με τις διαφορετικές χρήσεις του τσιμέντου για παραγωγή σκυροδέματος: Ελβετία Γερμανία Περίπου 72% σε παρασκευαστήρια σκυροδέματος Περίπου 55% σε παρασκευαστήρια σκυροδέματος Περίπου 17% σε εργολάβους κατασκευών Περίπου 20% σε εργολάβους κατασκευών Περίπου 7% σε προκατασκευές Περίπου 11& σε προκατασκευές Περίπου 4% σε άλλες χρήσεις Περίπου 14% για άλλες χρήσεις Πίνακας 7. Πωλήσεις τσιμέντου σε Ελβετία και Γερμανία (2002) 50

51 4.ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 4.1. Η Έννοια της Μελέτης Σύνθεσης Το σκυρόδεμα παρασκευάζεται με μίξη σε κατάλληλες αναλογίες τσιμέντου, αδρανών (χαλίκων), άμμου και νερού, ενώ τακτικά χρησιμοποιούνται και πρόσμικτα. Οι αναλογίες αυτές καθορίζονται από την εκάστοτε μελέτη σύνθεσης. Σύνθεση σκυροδέματος λοιπόν ονομάζεται η διαδικασία, η οποία ακολουθείται για τον ακριβή προσδιορισμό της ποσότητας του τσιμέντου, του νερού και των αδρανών υλικών, οι οποίες πρέπει να αναμιχθούν, ώστε να παρασκευαστεί σκυρόδεμα, το οποίο να έχει προκαθορισμένες ιδιότητες. Με τον όρο μελέτη σύνθεσης σκυροδέματος δηλώνουμε λοιπόν τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμός των επί μέρους συστατικών του σκυροδέματος για την παραγωγή 1 m. Η εύρεση της αναλογίας των διαφόρων συστατικών στο σκυρόδεμα, αποτελεί μια περισσότερο εμπειρική και λιγότερο επιστημονική διαδικασία ώστε να προκύψει σκυρόδεμα με το ελάχιστο δυνατό κόστος, ικανοποιώντας ταυτόχρονα συγκεκριμένες απαιτήσεις. Το κόστος των υλικών του σκυροδέματος καθορίζεται κυρίως από το κόστος του τσιμέντου, που είναι μία τάξη μεγέθους μεγαλύτερο από αυτό των αδρανών. Επομένως είναι σκόπιμο όχι μόνο να χρησιμοποιείται η ελάχιστη απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου στο ανάμιγμα, αλλά και το ίδιο το τσιμέντο να είναι χαμηλού κόστους περιέχοντας προσμίξεις (π.χ. ποζολανικές), όπου φυσικά αυτό είναι δυνατό και στο βαθμό που επιτρέπεται, ώστε να μην επηρεάζονται δυσμενώς τα χαρακτηριστικά του σκυροδέματος. H μελέτη συνθέσεως γίνεται για να υπηρετήσει τον συγκεκριμένο σκοπό ενός έργου, ο οποίος μπορεί να είναι σύνηθες ή να έχει ιδιαιτερότητες. Επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως είναι τα μέσα σκυροδέτησης, το αντλήσιμο ή όχι, τις διαστάσεις των στοιχείων και την πυκνότητα του οπλισμού, την απόσταση από τη θάλασσα και τις άλλες ειδικές απαιτήσεις του έργου, π.χ. τύπος τσιμέντου, μέγιστος κόκκος αδρανούς, ελάχιστη περιεκτικότητα τσιμέντου, μέγιστο λόγο νερού προς τσιμέντο (ω) κ.τ.λ. Η Μελέτη Συνθέσεως είναι υποχρεωτική για κάθε ποιότητα σκυροδέματος, όπως επίσης και για οποιοδήποτε σκυρόδεμα ειδικών απαιτήσεων (στεγανό σκυρόδεμα, ανθεκτικό σκυρόδεμα κλπ.). Δεν είναι υποχρεωτική για σκυρόδεμα υποστρώσεων ισοπεδωτικών στρώσεων και άλλων βοηθητικών κατασκευών, που δεν μετέχουν ουσιαστικά στη λειτουργία του έργου Αναλογία ανάμιξης των υλικών Η αναλογία ανάμιξης των υλικών για την παρασκευή του σκυροδέματος,πρέπει να εξασφαλίζει σε κάθε περίπτωση την ομοιογένεια του μίγματος,το κατάλληλο εργάσιμο για ικανοποιητική διάστρωση και συμπύκνωση του σκυροδέματος, καθώς και πρόσθετες ιδιότητές του, όπως είναι η αντλησιμότητα, η στεγανότητα, η ανθεκτικότητα, κ.τ.λ. ενώ παράλληλα θα πρέπει να 51

52 ικανοποιούνται συγκεκριμένες απαιτήσεις ως προς το μέγιστο κόκκο αδρανών, την ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου, το μέγιστο λόγο νερού προς τσιμέντο κ.τ.λ. ώστε να εξασφαλίζεται η προστασία των οπλισμών έναντι διάβρωσης αλλά ενδεχομένως και άλλες ιδιότητες όπως π.χ. η ανθεκτικότητα σε παγετό ή σε τυχόν βλαβερά χημικά. Η αναλογία ανάμιξης των υλικών για την παρασκευή του σκυροδέματος δίνεται σε τσιμέντο : αδρανή : νερό κατά βάρος, δηλαδή, Ζ : Α : W. Η αναλογία ανάμιξης επηρεάζει σημαντικά τις 5 ιδιότητες του σκυροδέματος. H αναλογία μίξεως μπορεί να αναφέρεται σε μέρη όγκου, σε μέρη βάρους ή σε μέρη βάρους για το τσιμέντο και σε μέρη όγκου για τα υπόλοιπα πρόσμικτα υλικά. Η αναλογία μίξεως σε μέρη όγκου δεν είναι ακριβής καθόσον στους μετρούμενους όγκους επιδρούν διάφοροι παράγοντες, όπως η κοκκομετρική σύνθεση των αδρανών υλικών, το σχήμα των κόκκων, η περιεχόμενη σε αυτά υγρασία και ο τρόπος που γεμίζουν τα δοχεία μέτρησης. Οι παράγοντες αυτοί δεν ελέγχονται εύκολα και μπορούν να προκαλέσουν διακύμανση των ποσοτήτων μέχρι και 5%. Ακριβής είναι η αναλογία σε μέρη βάρους και αυτή πρέπει να εφαρμόζεται για την παρασκευή σκυροδέματος σοβαρών έργων (οπλισμένο και προτενταμένο σκυρόδεμα). Κατά την εφαρμογή αυτής της μεθόδου το μόνο πρόβλημα που αντιμετωπίζουμε προέρχεται από τη διακύμανση της υγρασίας των αδρανών, η οποία όμως σε καμιά περίπτωση δεν είναι μεγαλύτερη του %. Οι κανονισμοί έργων από σκυρόδεμα καθορίζουν την αναλογία μίξεως βάση της περιεκτικότητας σε τσιμέντο, ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος ανάλογα με τον προορισμό του. Η αναλογία ανάμιξης των υλικών για την παρασκευή του σκυροδέματος,θα πρέπει να ικανοποιεί συγκεκριμένες απαιτήσεις ως προς το μέγιστο κόκκο αδρανών, την ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου, το μέγιστο λόγο νερού προς τσιμέντο Λόγος τσιμέντου-νερού ω (υδατοτσιμεντοσυντελεστής) Ο λόγος νερού τσιμέντου είναι ένας από τους πιο σοβαρούς παράγοντες, που επηρεάζουν την αντοχή του σκυροδέματος στη θλίψη. Γι αυτό, όταν προσδιορίζουμε το συνολικό ποσό του νερού που χρειάζεται ένα σκυρόδεμα, αναφερόμαστε στο λόγο του βάρους του νερού προς το βάρος του τσιμέντου που χρησιμοποιήσαμε (W/Z). Για την αντοχή του σκυροδέματος παίζει σπουδαίο ρόλο ο λόγος κατά βάρους του νερού προς τσιμέντο w/z. Όσο μικρότερος είναι ο λόγος αυτός τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή του σκυροδέματος.η αντοχή του σκυροδέματος γίνεται μέγιστη όταν η ποσότητα του νερού αναμίξεως ή όταν ο όγκος των κενών ή όταν και τα δύο προηγούμενα αίτια συμβεί να γίνουν συγρόνως ελάχιστα. Σ' ένα θεωρητικά απολύτως πυκνό σκυρόδεμα (με μηδενικό όγκο κενών) η αντοχή αυξάνεται όσο ελαττώνεται ο λόγος νερού προς τσιμέντο, δηλαδή αυξάνεται η ποσότητα του τσιμέντου και ελαττώνεται η ποσότητα του νερού (π.χ. Με κατάλληλη διαβάθμιση των αδρανών ή χρησιμοποιώντας ρευστοποιητικά πρόσμικτα), ώστε να μειώνεται το κόστος αλλά και 52

53 η πιθανότητα ρηγματώσεων λόγω μεγάλης θερμότητας ενυδάτωσης ή συστολής ξήρανσης. Στην περίπτωση όμως αυτή η υπερβολική μείωση της ποσότητας του νερού συνεπάγεται αύξηση των πόρων του σκυροδέματος διότι αυτό μπορεί δύσκολα να επεξεργαστεί, με αποτέλεσμα ελλειπή συμπύκνωση. Συνεπώς υπάρχει ένα όριο ποσότητας νερού για το οποίο το ποσοστό των κενών γίνεται ελάχιστο και η αντοχή του σκυροδέματος μέγιστη. Γενικά η ποσότητα του νερού είναι απολύτως αναγκαία για την ολοκλήρωση των των χημικών αντιδράσεων της πήξης και της σκλήρυνσης του σκυροδέματος.τον λόγο ω=w/z ονομάζουμε συντελεστή περιεκτικότητας νερού ή υδατοτσιμεντοσυντελεστή. Ο λόγος νερού τσιμέντου πρέπει να είναι περίπου 0,26 έως 0,28 για να μπορεί να γίνεται πλήρως η χημική αντίδραση κατά την πήξη και σκλήρυνση του σκυροδέματος. Συνήθως όμως, λόγω του εργάσιμου του σκυροδέματος, δεν είναι μικρότερος από 0,45. Σύμφωνα με τον Κ.Τ.Σ. ο λόγος νερού προς τσιμέντο κυμαίνεται μεταξύ 0,4 και 0,7 ανάλογα με τις απαιτήσεις ανθεκτικότητας και τον μέγιστο κόκκο του αδρανούς. Έχει παρατηρηθεί ότι η άριστη αναλογία w/z κυμαίνεται μεταξύ 0,4 για σκυροδέματα υψηλής αντοχής και 0,5 για σκυροδέματα χαμηλότερης αντοχής. Επίσης παρατηρείται ότι, ενώ μια απόκλιση προς τα επάνω από το άριστο ποσοστό κατά 10% συνεπάγεται μείωση της αντοχής του σκυροδέματος κατά 15% περίπου, μια ίση απόκλιση προς τα κάτω, συνεπάγεται μείωση της αντοχής του σκυροδέματος κατά 0% περίπου. Είναι επομένως φρόνιμο, κατά την επιδίωξη της βέλτιστης αναλογίας νερού να παραμένει κανείς πάντοτε για λόγους ασφαλείας προς τα επάνω, παρά να κινδυνεύει η ποσότητα νερού να είναι μικρότερη της βέλτιστης με συνέπεια να υποστεί αλματώδη πτώση η αντοχή του παραγόμενου σκυροδέματος. Τέλος η ποσότητα του νερού δεν πρέπει να είναι τόσο λίγη ώστε να παραβλάπτεται η καλή κατεργασία του όλου μίγματος. Στον παρακάτω πίνακα δίνεται ο μέγιστος λόγος w/z κατά μέσο όρο για κάθε ποιότητα σκυροδέματος: Ποιότητα σκυροδέματος Μέγιστος λόγος βάρους w/z για m σκυροδέματος C 8/10 0,7 C 12/15 0,575 C 16/20 0,485 C 20/25 0,42 Πίνακας 8. Μέγιστος λόγος w/z για κάθε ποιότητα σκυροδέματος. 5

54 Στο διάγραμμα δίνεται η ελάχιστη ποσότητα του τσιμεντοπολτού σε σχέση με το συντελεστή νερού τσιμέντου, ω. Διάγραμμα 4 Ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιμεντοπολτό για «κατάλληλη» κοκκομετρική σύνθεση σε σχέση με το συντελεστή ω. Aπό την ποσότητα του τσιμεντοπολτού προκύπτει η απαιτούμενη ποσότητα του τσιμέντου. Το αποτέλεσμα δείχνεται στο επόμενο διάγραμμα. Διάγραμμα 5 Ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιμέντο για «κατάλληλη» κοκκομετρική σύνθεση σε σχέση με το συντελεστή ω. 54

55 4.2.2.Ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιμέντο Ο σε ισχύ ευρισκόμενος ΚΤΣ '97 στον πίνακα καθορίζει την ελάχιστη απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος.η ποσότητα του τσιμέντου πρέπει για μεν τα άοπλα σκυροδέματα να κυμαίνεται μεταξύ κιλά, για δε τα οπλισμένα στην περιοχή κιλά. Πίνακας 9 Στον παραπάνω πίνακα βλέπουμε τις ελάχιστες τιμές σε περιεκτικότητα τσιμέντου για τις διάφορες απαιτήσεις σε σκυρόδεμα. Για σκυρόδεμα π.χ. που θέλουμε να είναι ανθεκτικό σε επιφανειακή φθορά η ελάχιστη ποσότητα του τσιμέντου πρέπει να είναι τουλάχιστον 50 kg/ m, ανάλογα με το είδος της χημικής ουσίας. Για παραθαλάσσιο περιβάλλον απαιτείται ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιμέντο 0 kg /m.κ.τ.λ Μέγιστος κόκκος Όσο μεγαλύτερος είναι ο μέγιστος κόκκος, τόσο μικρότερες είναι οι απαιτήσεις του σκυροδέματος σε τσιμεντοπολτό, καθόσον χρειάζεται να διαβραχεί μικρότερη επιφάνεια αδρανών, και επομένως τόσο φθηνότερο είναι το σκυρόδεμα. Για ογκώδη στοιχεία άοπλου σκυροδέματος συμφέρει η χρήση αδρανών με μεγάλο μέγιστο μέγεθος κόκκων, αλλά για συνηθισμένα μέλη πρέπει το μέγιστο μέγεθος κόκκου να είναι μικρότερο από το 1/ της μικρότερης διάστασης του στοιχείου σε ισχνά σε τσιμέντο σκυροδέματα, η αντοχή αυξάνεται όταν ο μέγιστος κόκκος μεγαλώνει, ενώ το αντίθετο ισχύει για πλούσια σε τσιμέντο σκυροδέματα 55

56 4.2.4.Απαιτήσεις για το Σκυρόδεμα Η σύνθεση των επί μέρους συστατικών του σκυροδέματος πρέπει να είναι τέτοια ώστε το σκυρόδεμα που θα προκύψει να εξυπηρετεί το στόχο για τον οποίο παρασκευάζεται. Ο στόχος αυτός είναι διπλός: - Στη νωπή κατάσταση να μπορεί να πάρει τη μορφή του φορέα που σκυροδετείται χωρίς να προκύπτουν κενά (ώστε να μην μειώνεται η αντοχή του σκυροδέματος). - Στη σκληρυμένη κατάσταση να αποκτήσει την αντοχή, την ανθεκτικότητα και τα μηχανικά χαρακτηριστικά για τα οποία έχει σχεδιαστεί η κατασκευή. Ανάλογα με τη χρήση της κατασκευής, ορισμένα από τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά του σκυροδέματος μπορεί να εξειδικεύονται π.χ. η διαπερατότητα (δεξαμενές, υδροηλεκτρικά έργα), η χημική ανθεκτικότητα (έργα θεμελιώσεων, συλλογής λυμάτων), η αντίσταση σε τριβή (βιομηχανικά δάπεδα, χώροι στάθμευσης, οδοστρώματα από σκυρόδεμα) κλπ. Για την ικανοποίηση των στόχων αυτών τίθενται οι παρακάτω απαιτήσεις για την ποσοτική σύνθεση των συστατικών του σκυροδέματος: - Το νωπό σκυρόδεμα θα πρέπει να διαθέτει συγκεκριμένη τιμή εργασιμότητας. Μέτρο της εργασιμότητας του νωπού σκυροδέματος αποτελεί η κάθιση καθορισμένου όγκου σκυροδέματος, μετά τη συμβατική συμπύκνωση του. - Το σκληρυμένο σκυρόδεμα θα πρέπει να διαθέτει ορισμένη θλιπτική αντοχή, καθώς όλα τα τεχνικά χαρακτηριστικά του είναι σε μεγάλο βαθμό εξαρτημένα από αυτήν. Μέτρο της θλιπτικής αντοχής του σκληρυμένου σκυροδέματος είναι η συμβατική του αντοχή fck για δοκίμια κυλινδρικού ή κυβικού σχήματος. 4.. Διαδικασία Μελέτης Σύνθεσης Η μελέτη σύνθεσης μπορεί να γίνει μόνο εργαστηριακά, βάση μίας διαδικασίας διαδοχικών δοκιμών, χρησιμοποιώντας τα συγκεκριμένα υλικά που είναι διαθέσιμα για την παρασκευή του σκυροδέματος. Σύμφωνα με τον Ελληνικό Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος 1997 η μελέτη σύνθεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο από Εργαστήρια του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., από Εργαστήρια των Α.Ε.Ι. και από αναγνωρισμένα ιδιωτικά Εργαστήρια (διαπιστευμένα Εργαστήρια και Εργαστήρια που εποπτεύονται από το (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε.). Η μελέτη σύνθεσης πρέπει να διεξάγεται στην αρχή κάθε έργου και να επαναλαμβάνεται: - όταν αλλάζει η πηγή λήψης αδρανών - όταν τα αδρανή παρουσιάζουν διαφορετική διαβάθμιση από εκείνη που είχαν στη μελέτη σύνθεσης, με αποκλίσεις που ξεπερνούν το 10% για τα κόσκινα τα μεγαλύτερα των 4 ή Νο. 4, το 56

57 8% για τα κόσκινα της άμμου (πλην του 0.25) και το 5% για το κόσκινο όταν αλλάζουν τα πρόσμικτα ή ο τύπος τσιμέντου ή η κατηγορία αντοχής τσιμέντου - όταν το μίγμα παρουσιάζει τάσεις απόμειξης ή η κάθισή του δεν ικανοποιεί τις σχετικές απαιτήσεις μολονότι τηρούνται οι αναλογίες της μελέτης σύνθεσης. Η μελέτη σύνθεσης πραγματοποιείται από τον μηχανικό παραγωγής στο γραφείο, πριν δοθεί προς υλοποίηση στο εργοστάσιο παρασκευής σκυροδέματος, αφού προηγουμένως έχουν προδιαγραφεί οι τυχόν ειδικές απαιτήσεις του έργου. Η πορεία εργασίας βασίζεται σε βιβλιογραφικά δεδομένα, όπου από πίνακες παρέχονται κατάλληλα δεδομένα και εξ αυτών προκύπτουν οι απαραίτητες συστάσεις των υλικών του αναμίγματος. Κατά την εκπόνηση της μελέτης συνθέσεως παρασκευάζονται κυβικά ή κυλινδρικά δοκίμια με διάφορες αναλογίες των συστατικών του σκυροδέματος, τα οποία στη συνέχεια και θραύονται για να διαπιστωθεί ποια από τις δοκιμαζόμενες αναλογίες εμφανίζει τη μέγιστη τάση θραύσης. Αυτές είναι οι αναλογίες που θα υιοθετηθούν τελικά. Για την παρασκευή π.χ. 1μ σκυροδέματος κατηγορίας C20/25, που έχει χαρακτηριστική αντοχή κύβου 25Mpa, μία μελέτη σύνθεσης μπορεί να προβλέπει 400 kg τσιμέντου, 56kg χαλίκων, 178kg ψηφίδας, 800kg άμμου και 200 kg νερού. Σαν γενικός κανόνας, ισχυρότερο σκυρόδεμα παράγεται από μεγαλύτερη ποσότητα τσιμέντου και μικρότερο λόγο νερού προς τσιμέντο. Κάθε φορά που αλλάζει καθ' οιονδήποτε τρόπο κάποιο από τα συστατικά του σκυροδέματος (συνήθως τα αδρανή), απαιτείται και νέα μελέτη συνθέσεως. Γι' αυτό και τα συγκροτήματα παραγωγής ετοίμου σκυροδέματος, που χρησιμοποιούν σταθερές πηγές για τα υλικά τους λειτουργώντας έτσι υπό εντελώς ελεγχόμενες συνθήκες, μόνο σποραδικά μπορεί να απαιτηθεί να τροποποιήσουν την αρχική μελέτη σύνθεσής για κάθε κατηγορία σκυροδέματος Τα δεδομένα του προβλήματος : Τα δεδομένα του προβλήματος είναι: α) οι απαιτήσεις της κατασκευής β) τα διαθέσιμα υλικά γ) τα εργοταξιακά μέσα και δ) κατά δεύτερο λόγο, οι καιρικές ή άλλες ειδικές συνθήκες. α) Η κατασκευή καθορίζει, από τη στατική της λειτουργία, την απαιτούμενη αντοχή του υλικού. Εξάλλου οι διαστάσεις του έργου, καθώς και οι αποστάσεις των ράβδων του οπλισμού, καθορίζουν έναν ανεκτό μέγιστο κόκκο του αδρανούς του υλικού. Πέρα από τις παραπάνω βασικές απαιτήσεις μπορεί ο προορισμός και η λειτουργία του έργου να θέτουν και άλλες 57

58 πρόσθετες απαιτήσεις όπως: καλή εμφάνιση της επιφάνειας του σκυροδέματος (ανεπίχριστο σκυρόδεμα). υδατοστεγανότητα (περίπτωση δεξαμενών νερού). ανθεκτικότητα σε χημικές επιρροές (δεξαμενές διαφόρων υγρών), μείωση της εκλυόμενης θερμότητας (ογκώδεις κατασκευές). β) Τα διαθέσιμα αδρανή υλικά (το νερό και το τσιμέντο έχουν γενικά περισσότερο σταθερή ποιότητα), εφόσον παρέχονται σε ομάδες (άμμος, γαρμπίλι, σκύρα), προσδιορίζουν τη βέλτιστη κοκκομετρική διαβάθμιση που μπορούμε να επιτύχουμε με την ανάμειξη τους σε ορισμένες αναλογίες. Η μορφή των κόκκων επηρεάζει την πρόσφυση και το εργάσιμο του υλικού. Η περιεχόμενη υγρασία, το νερό αναμείξεως και τέλος η αντοχή του πετρώματος, επηρεάζουν την τελική αντοχή που μπορούμε να επιτύχουμε. γ) Τα διαθέσιμα εργοταξιακά μέσα, παρασκευής, μεταφοράς και διαστρώσεως (άντληση ή όχι, τρόπος συμπυκνώσεως) καθορίζουν κυρίως την απαιτούμενη συνεκτικότητα του σκυροδέματος. Τέλος, δ) Οι καιρικές συνθήκες (θερμοκρασία, υγρασία) είναι δυνατόν να επιβάλλουν ορισμένες πρόσθετες απαιτήσεις για το νερό αναμείξεως ή για την ανάγκη προσθήκης πρόσθετων υλικών στο σκυρόδεμα. Οι βασικές αρχές που καθοδηγούν την εκλογή της συνθέσεως συνοψίζονται στα ακόλουθα: Μικρότερη δυνατή ποσότητα τσιμέντου: οικονομία, μείωση συστολής Μεγαλύτερη δυνατή συνεκτικότητα: αύξηση αντοχής Μεγαλύτερος δυνατός κόκκος αδρανών: αύξηση αντοχής, ελάττωση κονιάματος Απαιτούμενες ενέργειες για την πραγματοποίηση της Μελέτης Σύνθεσης Η εργασία της μελέτης σύνθεσης ακολουθεί, όπως φαίνεται από τα παραπάνω, την ακόλουθη σειρά: 1) Προσδιορισμός δεδομένων 2) Προσδιορισμός απαιτήσεων Κανονισμών ) Εκτίμηση σύνθεσης 4) Δοκιμή Το σπουδαιότερο από τα παραπάνω στάδια είναι η εκτίμηση της σύνθεσης. Η σωστή εκτίμηση συντομεύει το χρόνο της δοκιμαστικής αναζήτησης. Η εκτίμηση της κατάλληλης σύνθεσης είναι 58

59 κυρίως θέμα εμπειρίας, μπορεί όμως να συμπληρωθεί με στοιχεία που παρέχονται στους κανονισμούς και την βιβλιογραφία. Πρέπει ακόμα να τονιστεί ότι τα στοιχεία που παρέχονται στη βιβλιογραφία, ακόμη και στους Κανονισμούς, έχουν προκύψει από μετρήσεις με ορισμένες ποιότητες υλικών και γι αυτό πρέπει να θεωρούνται ενδεικτικά και βοηθητικά. Η τελευταία φάση, η δοκιμή και μόνο αυτή, είναι ικανή να καθορίσει τη σύνθεση που καλύπτει τις ζητούμενες απαιτήσεις. 4.4.Βασικές Σχέσεις της Μελέτης Σύνθεσης Γενικά υπάρχουν διάφορες μεθοδολογίες για την εκπόνηση μιας μελέτης συνθέσεως Σε οποιαδήποτε μεθοδολογία για την εκπόνηση μελέτης σύνθεσης σκυροδέματος, ακολουθούνται σε γενικές γραμμές τα εξής βήματα, τα οποία διαφοροποιούνται ως προς τα κριτήρια και τις απαιτήσεις των εκάστοτε χρησιμοποιούμενων προδιαγραφών, κανονισμών ή προτύπων: Ως πρώτο βήμα προσδιορίζεται η απαιτούμενη περιεκτικότητα σε νερό στο ανάμιγμα, ανάλογα με το μέγιστο κόκκο και την επιθυμητή κάθιση, που κατά τον Ελληνικό Κανονισμό για συνήθη στοιχεία από οπλισμένο σκυρόδεμα πρέπει να ξεπερνά τα 0 mm για συλλεκτά αδρανή και τα 50 mm για θραυστά αδρανή. Κατόπιν εκλέγεται ο λόγος W/Z ανάλογα με την απαιτούμενη μέση συμβατική αντοχή του σκυροδέματος σε 28 ημέρες και τον τύπο του τσιμέντου. Ως μέγιστος λόγος W/Z ορίζεται από τον κανονισμό το 0,7 για επιχρισμένο σκυρόδεμα ή το 0,67 για ανεπίχριστο ή βαμμένο ή με επικάλυψη μαρμάρου. Στην συνέχεια από την περιεκτικότητα σε νερό και το λόγο W/Z υπολογίζεται η περιεκτικότητα του αναμίγματος σε τσιμέντο. Ακολούθως υπολογίζεται ο συνολικός στερεός όγκος των αδρανών σε 1 m αναμίγματος. Αυτό γίνεται αφαιρώντας από το 1 m τον όγκο του νερού,του τσιμέντου και του αέρα των κενών: όγκος στερεών αδρανών/ m = mt - ρτ mn - όγκος αέρα 1000 όπου mt = μάζα τσιμέντου, ρτ = πυκνότητα στερεών του τσιμέντου και mn = μάζα νερού Η μετατροπή του όγκου των στερεών αδρανών σε μάζα αδρανών γίνεται πολλαπλασιάζοντας τη με την πυκνότητα των στερεών αδρανών ρα. Μπορεί ακόμα να υπολογιστεί αναλυτικά οι ποσότητες των αδρανών ώστε να ελαχιστοποιηθεί το ποσοστό των κενών του μίγματος. Ο όγκος των αδρανών αφού βρεθεί μπορεί να μετατραπεί σε μάζα πολλαπλασιάζοντας με την αντίστοιχη φαινόμενη πυκνότητα, και μετά σε όγκο στερεών διαιρώντας τη μάζα με την πυκνότητα στερεών του μίγματος των χονδρόκοκκων αδρανών. Έπειτα ο όγκος π.χ. της άμμου υπολογίζεται με την αφαίρεση του όγκου στερεών του μίγματος των χονδρόκοκκων αδρανών από τον όγκο στερεών 59

60 των αδρανών. Τέλος η μάζα της άμμου υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τον όγκο στερεών της με την αντίστοιχη πυκνότητα. Οι παραπάνω υπολογισμοί ισχύουν για αδρανή εσωτερικά κορεσμένα και επιφανειακά ξηρά. Αν τα αδρανή έχουν μία ποσότητα επιφανειακής υγρασίας, αυτή πρέπει να αφαιρεθεί από την ποσότητα του νερού ανάμιξης που έχει προσδιοριστεί, ενώ ταυτόχρονα πρέπει να αυξηθεί το βάρος των αδρανών στο ανάμιγμα (διότι μια συγκεκριμένη ποσότητα υγρών αδρανών αντιπροσωπεύει μία κάπως μικρότερη πραγματική ποσότητα αδρανών) Ο ρόλος των πρόσθετων Αν για την παρασκευή σκυροδέματος χρησιμοποιούνται και ορυκτά πρόσθετα, αυτά λαμβάνονται υπόψη στην παραπάνω διαδικασία για τον προσδιορισμό του λόγου W/Z και της ελάχιστης ποσότητας τσιμέντου ως ισοδύναμη ποσότητα τσιμέντου, θεωρώντας ότι μια μονάδα βάρους τσιμέντου ισοδυναμεί (από άποψη ιδιοτήτων του σκυροδέματος) με k μονάδες βάρους του πρόσθετου, όπου k είναι ο συντελεστής ενεργότητας. Έτσι η ισοδύναμη ποσότητα Τ ισούται με την πραγματική μάζα τσιμέντου συν k επί τη μάζα του πρόσθετου. Οι τιμές του συντελεστή k εξαρτώνται από τον τύπο πρόσθετου και καθορίζονται στο ευρωπαικό πρότυπο EN Για ιπτάμενη τέφρα k=0,2 ή 0,4, αν αυτή συνδυάζεται με τσιμέντο τύπου CEM I 2.5 ή CEM I 42.5 και πάνω, αντίστοιχα. Επιπλέον, σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 206-1, αν η ποσότητα (μάζα) ιπτάμενης τέφρας είναι πάνω από το 0, της ποσότητας τσιμέντου, η ποσότητα τέφρας που ξεπερνά αυτό το 0, του τσιμέντου δεν λαμβάνεται υπόψη για τον υπολογισμό του λόγου νερό/ (τσιμέντο + k x ιπτάμενη τέφρα). Η ελάχιστη απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου βάσει της κατηγορίας έκθεσης του υπό παρασκευή σκυροδέματος μπορεί να μειωθεί το πολύ κατά k x (ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου 200) kg / m, ενώ η ποσότητα (τσιμέντο + ιπτάμενη τέφρα) δεν θα πρέπει να είναι μικρότερη από την ελάχιστη απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου για τις δεδομένες απαιτήσεις της σχετικής κατηγορίας έκθεσης. Για πυριτική παιπάλη σε συνδιασμό με τσιμέντο τύπου CEM I το k=2, εκτός αν η προδιαγραφείσα τιμή του λόγου W/Z είναι μεγαλύτερη από 0,45 και ταυτόχρονα η κατηγορία έκθεσης είναι XC ή XF, οπότε k=1. Η προαναφερθείσα τιμή 0, για την ιπτάμενη τέφρα γίνεται 0,11 για την περίπτωση πυριτικής παιπάλης. Τέλος η ποσότητα (τσιμέντο + k x πυριτική παιπάλη) δεν θα πρέπει να είναι μικρότερη από την ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου για τις δεδομένες απαιτήσεις της σχετικής κατηγορίας έκθεσης, ενώ η ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου δεν θα πρέπει να μειώνεται πάνω από 0 kg / m σε σκυροδέματα για τα οποία η κατηγορία έκθεσης προβλέπει ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου 00 kg / m Η παραπάνω διαδικασία είναι εμπειρική και δίνει προσεγγιστικά αποτελέσματα τα οποία θα πρέπει να ελεγθούν στο εργαστήριο. Το σκυρόδεμα θα πρέπει να ελεγθεί κυρίως ως προς την εργασιμότητα και την αντοχή, και ενδεχομένως ως προς τον όγκο των κενών. Οι τελικές αναλογίες σύνθεσης προκύπτουν συνήθως μετά από αρκετές δοκιμές. 60

61 Τα δεδομένα και ζητούμενα του προβλήματος Τα δεδομένα είναι : - η μορφή των δοκιμίων ελέγχου (κυβικά ή κυλινδρικά) - η κάθιση του νωπού σκυροδέματος - ο μέγιστος κόκκος αδρανών - η ελάχιστη περιεκτικότητα τσιμέντου - η απαιτούμενη αντοχή fa - τυχόν ειδικές απαιτήσεις (π.χ. επιχρισμένο ή ανεπίχριστο σκυρόδεμα, παραθαλάσσιο περιβάλλον, υδατοστεγανότητα κ.τ.λ.). Τα ζητούμενα μεγέθη είναι συνήθως τρία: - η ποσότητα (σε kg) του τσιμέντου (Ζ), - η ποσότητα (σε kg) του νερού (W) και - η ποσότητα (σε kg) των αδρανών (Α). Αναζητούνται τρεις σχέσεις με αγνώστους τα παραπάνω μεγέθη Ζ, W και Α. 61

62 Β. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Τα δεδομένα είναι : κυβικό δοκίμιο 15x15x15 (cm) Η συνεκτικότητα του σκυροδέματος είναι Κ2 (σκυρόδεμα σφιχτό-πλαστικό με κάθιση 50 mm ) Τυπική απόκλιση με στοιχεία από μικρό αριθμό δοκιμίων (n= <15) Τσιμέντο ποιότητας CEM II 2.5 Η μέγιστη διάμετρος αδρανούς υλικού (1,5 mm) Υποζώνη κοκκομετρικής διαβάθμισης αδρανών : Δ Mέτρο λεπτότητας της άμμου : 2,8 Τα ειδικά βάρη τσιμέντου : 025 kg / m,αδρανών υλικών : 2620 kg / m ) Τα φαινόμενα βάρη χαλικιών και άμμου (1500 kg/ m ) όγκος πόρων αέρα : 1-1,5% = = 0,01 m Αριθμός ΚΗ = 4,89 του μίγματος των αδρανών υλικών. Χρήση απαιτούμενων υλικών για δημιουργία άοπλου σκυροδέματος 62

63 Α' YΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΕΩΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΟ ΝΕΟ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 1997 Διαδικασία υπολογισμού ποσοτήτων υλικών για 1 m σκυροδέματος ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C8/10) Βήμα 1 : Δίνουμε την κατηγορία του σκυροδέματος που θέλουμε να παρασκευάσουμε. Στην προκειμένη περίπτωση θέλουμε για C8/10 Επομένως η χαρακτηριστική αντοχή κύβου 15x15x15 είναι fck =10 Mpa, από τον παρακάτω πίνακα βλέπουμε ότι η αντοχή σε θλίψη στο έργο πρέπει να είναι τουλάχιστον 12,9 Mpa ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Κατηγορία σκυροδέματος Αντοχή στο έργο Mpa Κύλινδρος 15/0 (cm) Κύβος 15/15/15 (cm) fck (Mpa) fck (Mpa) C 8/10 12, C 12/15 18, C 16/20 2, C 20/25 28, C 25/0, C 0/7 40,4 0 7 C 5/45 48, C 40/50 5, C 45/55 58, C 50/60 6, Πίνακας 10 6

64 Βήμα 2 : Απαιτούμενη αντοχή δοκιμίου Κατά το άρθρο του ΚΤΣ-97 ορίζεται για την απαιτούμενη αντοχή δοκιμίου σε θλίψη σε Mpa ότι όταν υπάρχουν στοιχεία τυπικής αποκλίσεως s, που έχουν προκύψει από 60 τουλάχιστον διαδοχικά δοκίμια διαφορετικών αναμιγμάτων, που έγιναν με τα ίδια υλικά, τις ίδιες εγκαταστάσεις παραγωγής και για σκυρόδεμα του οποίου η χαρακτηριστική αντοχή δε διαφέρει περισσότερο από 7 MPa από εκείνη του υπόψη έργου, τότε η απαιτούμενη αντοχή πρέπει να έχει τουλάχιστον την τιμή που υπολογίζεται από τις σχέσεις : Για σκυρόδεμα μεγάλων έργων : fa = fck + 2,01 x S (1) Για σκυρόδεμα μικρών έργων : fa = fck + 2,14 x S (2) Για εργοστασιακό σκυρόδεμα : fa = fck + 1,64 x S () Αν η τιμή της τυπικής αποκλίσεως που προαναφέρθηκε έχει προκύψει από λιγότερα των 60 δοκιμίων, όχι όμως και λιγότερα των 15, τότε η τιμή αυτή πριν εισαχθεί στις σχέσεις (1), (2) και () πρέπει να πολλαπλασιάζεται με τον αντίστοιχο συντελεστή του παρακάτω πίνακα. Αριθμός δοκιμίων Συντελεστής πολλαπλασισμού 15 1, ,18 0 1, , ,02 60 ή περισσότερα 1,00 Πίνακας 11: Συντελεστής διόρθωσης της τυπικής απόκλισης Στην περίπτωση που η τιμή της τυπικής αποκλίσεως (μετά τον πολλαπλασιασμό της με τον αντίστοιχο συντελεστή του πίνακα) είναι μικρότερη από MPa, τότε στις σχέσεις (1), (2) και () πρέπει να εισάγεται τιμή: s = MPa. Τέλος, αν δεν υπάρχουν στοιχεία τυπικής αποκλίσεως ή υπάρχουν, αλλά από λιγότερα των 15 δοκιμίων ή ακόμα αν η χαρακτηριστική αντοχή του σκυροδέματος δεν ικανοποιεί την απαίτηση fa = fck + 2,14 x s, τότε ο υπολογισμός της απαιτούμενης αντοχής από τις σχέσεις (1), (2) και () πρέπει να γίνεται με την παραδοχή τυπικής αποκλίσεως: 1) s = 5 MPa αν θα χρησιμοποιηθούν θραυστά αδρανή και 2) s = 6 MPa αν θα χρησιμοποιηθούν φυσικά αδρανή 64

65 Στην προκειμένη περίπτωση έχουμε τυπική απόκλιση από στοιχεία λιγότερα των 15 δοκιμίων, Έχουμε θραυστά αδρανή υλικά και θα πάρουμε τιμή τυπικής απόκλισης S=5,0 Mpa, επίσης θα δουλέψουμε για σκυρόδεμα μικρών έργων : fa : fck + 2,14 x S = ,14 x 5 = ,7 = 20,7 Mpa Συσχετισμός αντοχής σε θλίψη σκυροδέματος (στο έργο) και της απαιτούμενης αντοχής δοκιμίου (15/15/15) σε θλίψη (ηλικίας 28 ημερών) Η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο έχει μόνο συμβολική σημασία και χρησιμεύει για τον υπολογισμό του υδατοτσιμεντοσυντελεστή ω, δίνεται δε από την παρακάτω σχέση : fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 (Mpa) Άρα fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 = 1,065 χ 20,7 5,448 = 16,6 Mpa Βήμα : Περιγράφουμε το σκυρόδεμα που θέλουμε να παρασκευάσουμε. Έστω εδώ : Στην περίπτωσή μας έχουμε σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα που αντιστοιχεί σε κάθιση S2(50 mm). Θα πάρουμε από τον παρακάτω πίνακα συντελεστή νερού W1 = 0,92. Περιγραφή σκυροδέματος Συνεκτικότητα κατά DIN 1045 Κατηγορία Κάθισης Σφιχτό Κ1 ύφυγρο S1 (10-40 mm) 0,88 Σφιχτό πλαστικό Κ2 πλαστικό S2 (50-90 mm) 0,92 Πλαστικό Κ ρευστό S ( mm) 1,00 Ρευστό Διαρρεόν S4 160 mm Συντελεστής νερού W1 1,06 Πίνακας 12. Αν δεν προδιαγράφεται εργασιμότητα, η Μελέτη Συνθέσεως θα γίνεται για σκυρόδεμα με κάθιση cm όταν το αδρανή είναι θραυστά και 6-10 cm όταν όλα τα αδρανή, ή μερικά από αυτά, είναι φυσικά. Βήμα 4 : Η κοκκομετρική γραμμή των αδρανών μας βρίσκεται στην υποζώνη Δ και τα αδρανή έχουν μέγιστο κόκκο με διάμετρο 1,5 (κανόνικο σκυρόδεμα). Από τον παρακάτω πίνακα βλέπουμε ότι αντιστοιχεί συντελεστής νερού W2 = 1,00 65

66 Αδρανή Μέγιστος κόκκος Δ Υποζώνη Ε Ζ 1, 0-1,5 1,5 1,00 1, ,00 1, ,00 1,17 Πίνακας 1.Συντελεστής νερού W2 ανάλογα με τον μέγιστο κόκκο αδρανών και την υποζώνη κοκκομετρικής διαβάθμισης αυτών Βήμα 5 : Υπολογισμός της απαιτούμενης ποσότητας νερού Η ποσότητα του απαιτούμενου νερού δίνεται από τον τύπο : W = ,95 Φmax 2,1 x Φmax x W1 x W2 kg / m όπου Φmax είναι ο μέγιστος κόκκος αδρανούς σε mm *Aν χρησιμοποιηθεί ρευστοποιητής-μειωτής νερού τότε το Ν που βρίσκουμε από την παραπάνω σχέση το παλλαπλασιάζουμε επί 0,9 Άρα W = ,95 x 1,5 1,5 x 0,92 x 1,00 = 170,46 kg Γενική παρατήρηση : Η απαιτούμενη ποσότητα νερού εξαρτάται από την συνεκτικότητα του σκυροδέματος, τον μέγιστο κόκκο των αδρανών υλικών και την κοκκομετρική διαβάθμισή των αδρανών Βήμα 6 : Πίνακας ποιοτήτων τσιμέντου και συντελεστής αντοχής τσιμέντων Ποιότητα τσιμέντου Συντελεστής αντοχής τσιμέντου(ct) CEM I CEM II 2.5 1,00 CEM I CEM II ,12-1,20 CEM I ,25-1,5 Πίνακας 14 Στην περίπτωσή μας θεωρούμε ποιότητα τσιμέντου CEM IΙ 2.5 οπότε ο συντελεστής αντοχής του τσιμέντου θα είναι CT=1,00 66

67 Γενική παρατήρηση : Οι αντοχές και η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος εξαρτώνται από τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή ω, δηλαδή τον λόγο νερού προς τσιμέντο ω = Ν/Τ Βήμα 7 : Αντοχή σκυροδέματος Η σχέση που συνδέει τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή (ω) με την αντοχή 28 ημερών σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο (fεπί του έργου) σε Mpa είναι η παρακάτω : Fεπιτουεργου 0,2 ] ω = 2,54 0,64 x [10,2 x CT 16,6 0,2 ] = 2,54 1,786 = 0,754 ω = 2,54 0,64 x [10,2 x 1,00 Γενική παρατήρηση : Ο υδατοτσιμεντοσυντελεστής πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 0,4 και 0,7. Για τις περισσότερες συνήθεις περιπτώσεις από 0,45 έως 0,65. Σε περίπτωση που ο συντελεστής ω προκύψει έξω από τα όρια αυτά θα πρέπει να αλλαχτεί κάποιο ή κάποια από τα δεδομένα που τον επηρρεάζουν. Βήμα 8 : Υπολογισμός ποσότητας τσιμέντου Η ποσότητα του τσιμέντου δίνεται από τη σχέση : ω = W/Z Από εδώ βρίσκουμε ότι Z = W = 170,46 = 226,1 kg /m ω 0,754 Σημείωση : Η ποσότητα του τσιμέντου πρέπει για μεν τα άοπλα σκυροδέματα να βρίσκεται στην περιοχή κιλά, για δε τα οπλισμένα στην περιοχή κιλά. Βήμα 9 : Υπολογισμός ποσότητας αδρανών υλικών : Η ποσότητα των αδρανών υλικών σε kg /m σκυροδέματος δίνεται από τη σχέση : Z +W + Α + ( Π % x 10) = 1000 ε.β.τσιμέντου ε.β.αδρανών και από την : A = γα (1,00 VZ - W - Π ) όπου με Π συμβολίζεται ο όγκος πόρων αέρα όγκος τσιμέντου : VZ = Z = 226,1 = 0,075 m ε.β.τσιμέντου

68 όγκος αδρανών : 1,00-0,075-0,170 0,01 = 0,742 m Άρα Α = 2620 x 0,742 = 1942,8 kg / m Για τον Ά υπολογιστικό τρόπο θα βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα για κάθε αδρανές υλικό μέσω του παρακάτω πίνακα γενικών περιπτώσεων : Κατηγορία σκυροδέματος Ποσοστό % κατά φαινόμενο όγκο Άμμος 0/8 Χαλίκι 8/1,5 Γαρμπίλι 4/12, 4/16 C8/10, C12/ C16/20, C20/ C25/0, C0/7, C5/ C40/45, C45/55, C50/ Πίνακας 15 Από το κάθε αδρανές λοιπόν λαμβάνουμε : για C8/10 40% το ποσοστό άμμου κατά φαινόμενο όγκο και 60% το ποσοστό του χαλικιού. όγκος άμμου : 0,742 x 40% = 0,296 m βάρος άμμου : 2620 x 0,296 = 775,52 kg όγκος χαλικιού : 0,742 x 60% = 0,445 m βάρος χαλικιού : 2620 x 0,445 = 1165,9 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 226,1 : 1942,8 : 170,46 = 1 : 8,59 : 0,754 (kg) 68

69 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C12/15) H χαρακτηριστική αντοχή κύβου 15/15/15 για κατηγορία σκυροδέματος C12/15 είναι fck =15 Mpa, από τον πίνακα 10, σελίδα 6, βλέπουμε ότι η αντοχή σε θλίψη στο έργο πρέπει να είναι τουλάχιστον 18,0 Mpa H απαιτούμενη αντοχή δοκιμίου για σκυρόδεμα μικρών έργων θα είναι: Fa : fck + 2,14 x S = ,14 x 5 = ,7 = 25,7 Mpa Συσχετισμός αντοχής σε θλίψη σκυροδέματος (στο έργο) και της απαιτούμενης αντοχής δοκιμίου (15/15/15) σε θλίψη (ηλικίας 28 ημερών) Η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο δίνεται δε από την παρακάτω σχέση : fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 (Mpa) Άρα fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 = 1,065 x 25,7 5,448 = 21,92 Mpa Στην περίπτωσή μας έχουμε σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα που αντιστοιχεί σε κάθιση S2(50 mm).θα πάρουμε από τον πίνακα 12,σελίδα 65, συντελεστή νερού W1 = 0,92. Η κοκκομετρική γραμμή των αδρανών μας βρίσκεται στην υποζώνη Δ και τα αδρανή έχουν μέγιστο κόκκο με διάμετρο 1,5 (κανόνικο σκυρόδεμα). Από τον πίνακα 1,σελίδα 66, βλέπουμε ότι αντιστοιχεί συντελεστής νερού W2 = 1,00 Υπολογισμός της απαιτούμενης ποσότητας νερού Η ποσότητα του απαιτούμενου νερού δίνεται από τον τύπο : W = ,95 Φmax 2,1 x Φmax x N1 x N2 kg / m όπου Φmax είναι ο μέγιστος κόκκος αδρανούς σε mm Άρα W = ,95 x 1,5 1,5 x 0,92 x 1,00 = 170,46 kg 69

70 Εύρεση συντελεστή αντοχής τσιμέντου (CT) Στην περίπτωσή μας θεωρούμε ποιότητα τσιμέντου CEM IΙ 2.5 οπότε ο συντελεστής αντοχής τσιμέντου θα είναι CT = 1,00, πίνακας 14, σελίδα 66. Αντοχή σκυροδέματος Η σχέση που συνδέει τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή (ω) με την αντοχή 28 ημερών σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο (fεπί του έργου) σε Mpa είναι η παρακάτω : ω = 2,54 0,64 x [10,2 x Fεπιτουεργου 0,2 ] CT ω = 2,54 0,64 x [10,2 x 21,92 0,2 ] = 2,54 1,888 = 0,65 1,00 Υπολογισμός ποσότητας τσιμέντου Η ποσότητα του τσιμέντου δίνεται από τη σχέση : ω = Ν/Τ Από εδώ βρίσκουμε ότι Z = W = 170,46 = 262,25 kg /m ω 0,65 Υπολογισμός ποσότητας αδρανών υλικών Η ποσότητα των αδρανών υλικών σε kg /m σκυροδέματος δίνεται από τη σχέση : A = γα [1000 Z - W - ( Π % x 10 ) ε.β.τσιμέντου όγκος τσιμέντου : VZ = Z = 262,25 = 0,0866 m ε.β.τσιμέντου 025 όγκος αδρανών : 1,00-0,0866-0,170 0,01 = 0,7 m 70

71 Άρα Α = 2620 x 0,7 = 191,864 kg / m Θα βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα για κάθε αδρανές υλικό μέσω του παρακάτω πίνακα γενικών περιπτώσεων : Κατηγορία σκυροδέματος Ποσοστό % κατά φαινόμενο όγκο Άμμος 0/8 Χαλίκι 8/1,5 Γαρμπίλι 4/12, 4/16 C8/10, C12/ C16/20, C20/ C25/0, C0/7, C5/ C40/45, C45/55, C50/ Από το κάθε αδρανές λοιπόν λαμβάνουμε : για C12/15 40% το ποσοστό άμμου κατά φαινόμενο όγκο και 60% το ποσοστό του χαλικιού. όγκος άμμου : 0,7 x 40% = 0,292 m βάρος άμμου : 2620 x 0,292 = 765,04 kg όγκος χαλικιού : 0,7 x 60% = 0,48 m βάρος χαλικιού : 2620 x 0,48 = 1147,56 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 262,25 : 191,864 : 170,46 = 1 : 7, : 0,65 (kg) 71

72 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C16/20) H χαρακτηριστική αντοχή κύβου 15/15/15 για κατηγορία σκυροδέματος C16/20 είναι fck =20 Mpa, από τον πίνακα 10,σελίδα 6, βλέπουμε ότι η αντοχή σε θλίψη στο έργο πρέπει να είναι τουλάχιστον 2,0 Mpa H απαιτούμενη αντοχή δοκιμίου για σκυρόδεμα μικρών έργων θα είναι: Fa : fck + 2,14 x S = ,14 x 5 = ,7 = 0,7 Mpa Συσχετισμός αντοχής σε θλίψη σκυροδέματος (στο έργο) και της απαιτούμενης αντοχής δοκιμίου (15/15/15) σε θλίψη (ηλικίας 28 ημερών) Η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο δίνεται δε από την παρακάτω σχέση : fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 (Mpa) Άρα fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 = 1,065 x 0,7 5,448 = 27,25 Mpa Στην περίπτωσή μας έχουμε σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα που αντιστοιχεί σε κάθιση S2(50 mm).θα πάρουμε από τον πίνακα 12,σελίδα 65, συντελεστή νερού W1 = 0,92. Η κοκκομετρική γραμμή των αδρανών μας βρίσκεται στην υποζώνη Δ και τα αδρανή έχουν μέγιστο κόκκο με διάμετρο 1,5 (κανόνικο σκυρόδεμα). Από τον πίνακα 1,σελίδα 66,βλέπουμε ότι αντιστοιχεί συντελεστής νερού W2 = 1,00 Υπολογισμός της απαιτούμενης ποσότητας νερού Η ποσότητα του απαιτούμενου νερού δίνεται από τον τύπο : W = ,95 Φmax 2,1 x Φmax x N1 x N2 kg / m όπου Φmax είναι ο μέγιστος κόκκος αδρανούς σε mm Άρα W = ,95 x 1,5 1,5 x 0,92 x 1,00 = 170,46 kg 72

73 Εύρεση συντελεστή αντοχής τσιμέντου (CT) Στην περίπτωσή μας θεωρούμε ποιότητα τσιμέντου CEM IΙ 2.5 οπότε ο συντελεστής αντοχής τσιμέντου θα είναι CT = 1,00, πίνακας 14, σελίδα 66. Fεπιτουεργου 0,2 ] ω = 2,54 0,64 x [10,2 x CT 27,25 0,2 ] = 2,54 1,97 = 0,57 ω = 2,54 0,64 x [10,2 x 1,00 Υπολογισμός ποσότητας τσιμέντου Η ποσότητα του τσιμέντου δίνεται από τη σχέση : ω = Ν/Τ Από εδώ βρίσκουμε ότι Z = W = 170,46 = 299,05 kg /m ω 0,57 Υπολογισμός ποσότητας αδρανών υλικών Η ποσότητα των αδρανών υλικών σε kg /m σκυροδέματος δίνεται από τη σχέση : A = γα (1,00 VZ - W - Π ) όγκος τσιμέντου : VZ = Z = 299,05 = 0,098 m ε.β.τσιμέντου 025 όγκος αδρανών : 1,00-0,098-0,170 0,01 = 0,719 m Άρα Α = 2620 x 0,719 = 188,78 kg /m 7

74 Θα βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα για κάθε αδρανές υλικό μέσω του παρακάτω πίνακα γενικών περιπτώσεων : Κατηγορία σκυροδέματος Ποσοστό % κατά φαινόμενο όγκο Άμμος 0/8 Χαλίκι 8/1,5 Γαρμπίλι 4/12, 4/16 C8/10, C12/ C16/20, C20/ C25/0, C0/7, C5/ C40/45, C45/55, C50/ Από το κάθε αδρανές λοιπόν λαμβάνουμε : για C16/20 1% το ποσοστό άμμου κατά φαινόμενο όγκο και 47% το ποσοστό του χαλικιού και 22% του γαρμπιλιού όγκος άμμου : 0,719 x 1% = 0,22 m βάρος άμμου : 2620 x 0,22 = 58,97 kg όγκος χαλικιού : 0,719 x 47% = 0,8 m βάρος χαλικιού : 2620 x 0,8 = 885,7 kg όγκος γαρμπιλιού : 0,719 x 22% = 0,158 m βάρος γαρμπιλιού : 2620 x 0,158 = 414,4 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 299,05 : 188,78 : 170,46 = 1 : 6, : 0,57 (kg) 74

75 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C20/25) H χαρακτηριστική αντοχή κύβου 15/15/15 για κατηγορία σκυροδέματος C20/25 είναι fck =25 Mpa, από τον πίνακα 10,σελίδα 6, βλέπουμε ότι η αντοχή σε θλίψη στο έργο πρέπει να είναι τουλάχιστον 28,2 Mpa H απαιτούμενη αντοχή δοκιμίου για σκυρόδεμα μικρών έργων θα είναι: fa : fck + 2,14 x S = ,14 x 5 = ,7 = 5,7 Mpa Συσχετισμός αντοχής σε θλίψη σκυροδέματος (στο έργο) και της απαιτούμενης αντοχής δοκιμίου (15/15/15) σε θλίψη (ηλικίας 28 ημερών) Η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο δίνεται δε από την παρακάτω σχέση : fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 (Mpa) Άρα fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 = 1,065 x 5,7 5,448 = 2,57 Mpa Στην περίπτωσή μας έχουμε σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα που αντιστοιχεί σε κάθιση S2(50 mm).θα πάρουμε από τον πίνακα 12,σελίδα 65, συντελεστή νερού W1 = 0,92. Η κοκκομετρική γραμμή των αδρανών μας βρίσκεται στην υποζώνη Δ και τα αδρανή έχουν μέγιστο κόκκο με διάμετρο 1,5 (κανόνικο σκυρόδεμα). Από τον πίνακα 1,σελίδα 66 βλέπουμε ότι αντιστοιχεί συντελεστής νερού W2 = 1,00 Υπολογισμός της απαιτούμενης ποσότητας νερού Η ποσότητα του απαιτούμενου νερού δίνεται από τον τύπο : W = ,95 Φmax 2,1 x Φmax x N1 x N2 kg / m όπου Φmax είναι ο μέγιστος κόκκος αδρανούς σε mm Άρα W = ,95 x 1,5 1,5 x 0,92 x 1,00 = 170,46 kg 75

76 Εύρεση συντελεστή αντοχής τσιμέντου (CT) Στην περίπτωσή μας θεωρούμε ποιότητα τσιμέντου CEM IΙ 2.5 οπότε ο συντελεστής αντοχής τσιμέντου θα είναι CT = 1,00, πίνακας 14, σελίδα 66. Αντοχή σκυροδέματος Η σχέση που συνδέει τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή (ω) με την αντοχή 28 ημερών σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο (fεπί του έργου) σε Mpa είναι η παρακάτω : ω = 2,54 0,64 x [10,2 x Fεπιτουεργου 0,2 ] CT ω = 2,54 0,64 x [10,2 x 2,57 0,2 ] = 2,54 2,04 = 0,5 1,00 Υπολογισμός ποσότητας τσιμέντου Η ποσότητα του τσιμέντου δίνεται από τη σχέση : ω = W/Z Από εδώ βρίσκουμε ότι Z = W = 170,46 = 40,92 kg / m ω 0,5 Υπολογισμός ποσότητας αδρανών υλικών Η ποσότητα των αδρανών υλικών σε kg / m σκυροδέματος δίνεται από τη σχέση : A = γα (1,00 VZ - W - Π ) όγκος τσιμέντου : VZ = Z = 40,92 = 0,1127 m ε.β.τσιμέντου 025 όγκος αδρανών : 1,00-0,1127-0,170 0,01 = 0,704 m Άρα Α = 2620 x 0,704 = 1845,266 kg / m 76

77 Θα βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα για κάθε αδρανές υλικό μέσω του παρακάτω πίνακα γενικών περιπτώσεων : Κατηγορία σκυροδέματος Ποσοστό % κατά φαινόμενο όγκο Άμμος 0/8 Χαλίκι 8/1,5 Γαρμπίλι 4/12, 4/16 C8/10, C12/ C16/20, C20/ C25/0, C0/7, C5/ C40/45, C45/55, C50/ Από το κάθε αδρανές λοιπόν λαμβάνουμε : για C20/25 1% ποσοστό άμμου κατά φαινόμενο όγκο και 47% το ποσοστό του χαλικιού και 22% του γαρμπιλιού. όγκος άμμου : 0,704 x 1% = 0,218 m βάρος άμμου : 2620 x 0,22 = 572,0 kg όγκος χαλικιού : 0,704 x 47% = 0,1 m βάρος χαλικιού : 2620 x 0,1 = 867,275 kg όγκος γαρμπιλιού : 0,704 x 22% = 0,155 m βάρος γαρμπιλιού : 2620 x 0,16 = 405,96 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 40,92 : 1845,266 : 170,46 = 1 : 5,41 : 0,5 (kg) 77

78 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C25/0) H χαρακτηριστική αντοχή κύβου 15/15/15 για κατηγορία σκυροδέματος C25/0 είναι fck =0 Mpa, από τον πίνακα 10,σελίδα 6, βλέπουμε ότι η αντοχή σε θλίψη στο έργο πρέπει να είναι τουλάχιστον,2 Mpa H απαιτούμενη αντοχή δοκιμίου για σκυρόδεμα μικρών έργων θα είναι: Fa : fck + 2,14 x S = 0 + 2,14 x 5 = 0 +10,7 = 40,7 Mpa Συσχετισμός αντοχής σε θλίψη σκυροδέματος (στο έργο) και της απαιτούμενης αντοχής δοκιμίου (15/15/15) σε θλίψη (ηλικίας 28 ημερών) Η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο δίνεται δε από την παρακάτω σχέση : fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 (Mpa) Άρα fεπί του έργου = 1,065 x (αντοχή δοκιμίου) 5,448 = 1,065 x 40,7 5,448 = 7,9 Mpa Στην περίπτωσή μας έχουμε σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα που αντιστοιχεί σε κάθιση S2(50 mm).θα πάρουμε από τον πίνακα 12,σελίδα 65, συντελεστή νερού W1 = 0,92. Η κοκκομετρική γραμμή των αδρανών μας βρίσκεται στην υποζώνη Δ και τα αδρανή έχουν μέγιστο κόκκο με διάμετρο 1,5 (κανόνικο σκυρόδεμα). Από τον πίνακα 1, σελίδα 66 βλέπουμε ότι αντιστοιχεί συντελεστής νερού W2 = 1,00 Υπολογισμός της απαιτούμενης ποσότητας νερού Η ποσότητα του απαιτούμενου νερού δίνεται από τον τύπο : W = ,95 Φmax 2,1 x Φmax x N1 x N2 kg / m όπου Φmax είναι ο μέγιστος κόκκος αδρανούς σε mm Άρα W = ,95 x 1,5 1,5 x 0,92 x 1,00 = 170,46 kg 78

79 Εύρεση συντελεστή αντοχής τσιμέντου (CT) Στην περίπτωσή μας θεωρούμε ποιότητα τσιμέντου CEM IΙ 2.5 οπότε ο συντελεστής αντοχής τσιμέντου θα είναι CT = 1,00, πίνακας 14, σελίδα 66. Αντοχή σκυροδέματος Η σχέση που συνδέει τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή (ω) με την αντοχή 28 ημερών σε θλίψη του σκυροδέματος στο έργο (fεπί του έργου) σε Mpa είναι η παρακάτω : ω = 2,54 0,64 x [10,2 x Fεπιτουεργου 0,2 ] CT ω = 2,54 0,64 x [10,2 x 7,9 0,2 ] = 2,54 2,11 = 0,4 1,00 Υπολογισμός ποσότητας τσιμέντου Η ποσότητα του τσιμέντου δίνεται από τη σχέση : ω = W/Z Από εδώ βρίσκουμε ότι Z = W = 170,46 = 96,41 kg /m ω 0,4 Υπολογισμός ποσότητας αδρανών υλικών Η ποσότητα των αδρανών υλικών σε kg /m σκυροδέματος δίνεται από τη σχέση : A = γα (1,00 VZ - W - Π ) όγκος τσιμέντου : VZ = Z = 96,41 = 0,11 m ε.β.τσιμέντου 025 όγκος αδρανών : 1,00-0,11-0,170 0,01 = 0,686 m 79

80 Άρα Α = 2620 x 0,686 = 1797,2 kg / m Θα βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα για κάθε αδρανές υλικό μέσω του παρακάτω πίνακα γενικών περιπτώσεων : Κατηγορία σκυροδέματος Ποσοστό % κατά φαινόμενο όγκο Άμμος 0/8 Χαλίκι 8/1,5 Γαρμπίλι 4/12, 4/16 C8/10, C12/ C16/20, C20/ C25/0, C0/7, C5/ C40/45, C45/55, C50/ Από το κάθε αδρανές λοιπόν λαμβάνουμε : για C25/0 4% ποσοστό άμμου κατά φαινόμενο όγκο, 46% το ποσοστό του χαλικιού και 20% του γαρμπιλιού. όγκος άμμου : 0,686 x 4% = 0,2 m βάρος άμμου : 2620 x 0,2 = 611,08 kg όγκος χαλικιού : 0,686 x 46% = 0,15 m βάρος χαλικιού : 2620 x 0,15 = 826,76 kg όγκος γαρμπιλιού : 0,686 x 20% = 0,17 m βάρος γαρμπιλιού : 2620 x 0,17 = 59,46 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 96,41 : 1797,2 : 170,46 = 1 : 4,5 : 0,4 (kg) 80

81 Β' YΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΕΩΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (ΚΑΤΑ ΤΟΝ ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΟ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟ ACI 211.1) ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C8/10) Ξεκινάμε με την εύρεση της απαιτούμενης ποσότητας νερού ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος. Για σκυρόδεμα πλαστικό υδαρές με κάθιση 8-1 cm (Κ) και για μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού (1,5 mm) η ποσότητα του νερού θα δίνεται από τη σχέση : W = ,95 Φmax 2,1 x Φmax kg / m Στην σχέση αυτή το Φmax θα υπολογίζεται σε mm W = ,95 x 1,5 1,5 = 185,28 kg Ο παραπάνω υπολογισμός αφορά σκυρόδεμα συνεκτικότητας (Κ). Για συνεκτικότητα (Κ2) που θέλουμε στην περίπτωσή μας η ποσότητα του νερού που βρήκαμε θα πολλαπλασιαστεί επί 0,92. Δηλαδή λιγότερο νερό και αυτό είναι απόλυτα φυσικό αφού το σκυρόδεμα (Κ2) είναι πιο σφιχτό). Έτσι για συνεκτικότητα (Κ2) η ποσότητα νερού είναι : W = 185,28 x 0,92 = 170,46 kg Στη συνέχεια θα βρούμε τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή ω = Νερό = W Τσιμέντο Z 0,2 από τη σχέση : ω = 2,54 0,64 x fa 2 όπου fck η απαιτούμενη θλιπτική αντοχή κύβου στο έργο σε kg /cm fa = fck + S (τυπική απόκλιση = 50 kg/cm για μικρό αριθμό δοκιμίων από τον οποίο προέκυψε η χαρακτηριστική αντοχή < 15) 81

82 2 Έτσι για σκυρόδεμα C8/10 fck = 100, fa = = 150 kg /cm 0,2 οπότε 150 = 2,72, άρα ω = 2,54 0,64 x 2,72 = 0,799 Γνωρίζοντας την ποσότητα του νερού και τον ω μπορούμε να βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα του τσιμέντου : Z = W = 170,46 = 21,4 kg ω 0,799 Κατά τον Β' υπολογιστικό τρόπο θα υπολογίσουμε τις απαιτούμενες ποσότητες των αδρανών ως εξής: Καταρχάς επιλέγουμε να χρησιμοποιήσουμε δύο αδρανή υλικά,το χαλίκι και την άμμο Υπολογίζουμε τις ποσότητες των αδρανών σε δύο κλάσματα: Το χονδρόκοκκο κλάσμα (χαλίκια) Χ Το λεπτόκοκκο κλάσμα (άμμος) Α Στην περίπτωσή μας χρησιμοποιούμε άμμο μεσόκοκκη 0/ με μέτρο λεπτότητας 2,8. Το σκυρόδεμα που χρησιμοποιούμε είναι σφιχτό πλαστικό με μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού 1,5 mm. Ο φαινόμενος όγκος των χαλικιών θα υπολογιστεί μέσω του παρακάτω πίνακα και θα είναι 0,7 Φmax (mm) Φαινόμενος όγκος χαλικιών συναρτήσει του μέτρου λεπτότητας 2,60 2,80 1,5 υδαρές πλαστικό 0,70 0,68 1,5 σφιχτό πλαστικό 0,75 0,7 Πίνακας 16 Το φαινόμενο βάρος των αδρανών που χρειαζόμαστε για σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα είναι : X = 0,7 x 1500 = 1095 kg χαλίκι ανά κυβικό μέτρο 82

83 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τον όγκο και το βάρος της άμμου : Συμπαγής όγκος νερού : VW = 170,46 = 0,170 m 1000 Συμπαγής όγκος τσιμέντου : VZ = Συμπαγής όγκος χαλικιού : Vx = Z = 21,4 = 0,071 m ε.β.τσιμέντου 025 X = 1095 = 0, Όγκος πόρων αέρα : 1-1,5% = = 0,01 m Σύνολο συμπαγών όγκων : 0, , ,42 + 0,01 = 0,674 m Συνεπώς ο όγκος της άμμου θα είναι : 1,00-0,674 = 0,27 m που ισοδυναμεί με βάρος 0,27 x 2620 = 855,74 kg θα εργαστούμε τώρα για να βρούμε τις απαιτούμενες ποσότητες υλικών για την παρασκευή 1 m σκυροδέματος, γνωστής αναλογίας μίξεως Z : A : W Συμβολίζουμε με Ζ,Α,W τις απαιτούμενες ποσότητες τσιμέντου,αδρανών και νερού αντίστοιχα Η απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου που βρήκαμε ήταν : Ζ = 21,4 kg Η ποσότητα των αδρανών (χαλίκια + άμμος) : Α = ,74 = 1950,74 kg Τέλος η απαιτούμενη ποσότητα νερού : W = 170,46 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Z : A : W 21,4 : 1950,74 : 170,46 = 1 : 9,14 : 0,8 (kg) 8

84 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C12/15) Όπως πριν θα ξεκινήσουμε με την εύρεση της απαιτούμενης ποσότητας νερού ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος. Για σκυρόδεμα πλαστικό υδαρές με κάθιση 8-1 cm (Κ) και για μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού (1,5 mm) η ποσότητα του νερού θα είναι : W = ,95 x 1,5 1,5 = 185,28 kg Ο παραπάνω υπολογισμός αφορά σκυρόδεμα συνεκτικότητας (Κ). Για συνεκτικότητα (Κ2) που θέλουμε στην περίπτωσή μας η ποσότητα του νερού που βρήκαμε θα πολλαπλασιαστεί επί 0,92. Δηλαδή λιγότερο νερό και αυτό είναι απόλυτα φυσικό αφού το σκυρόδεμα (Κ2) είναι πιο σφιχτό). Έτσι για συνεκτικότητα (Κ2) η ποσότητα νερού είναι : W = 185,28 x 0,92 = 170,46 kg Στη συνέχεια θα βρούμε τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή ω = Νερό = W Τσιμέντο Z 0,2 από τη σχέση : ω = 2,54 0,64 x fa 2 όπου fa η απαιτούμενη θλιπτική αντοχή κύβου στο έργο σε kg /cm fa = fck + S(τυπική απόκλιση = 50 kg/cm για μικρό αριθμό δοκιμίων από τον οποίο προέκυψε η χαρακτηριστική αντοχή < 15) 2 Έτσι για σκυρόδεμα C12/15 fck = 150, fa = = 200 kg /cm 0,2 οπότε 200 = 2,89, άρα ω = 2,54 0,64 x 2,89 = 0,69 Γνωρίζοντας την ποσότητα του νερού και τον ω μπορούμε να βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα του τσιμέντου : Z = W = 170,46 = 247,04 kg ω 0,69 84

85 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τις ποσότητες των αδρανών σε δύο κλάσματα: Το χονδρόκοκκο κλάσμα (χαλίκια) Χ Το λεπτόκοκκο κλάσμα (άμμος) Α Στην περίπτωσή μας χρησιμοποιούμε άμμο μεσόκοκκη 0/ με μέτρο λεπτότητας 2,8. Το σκυρόδεμα που χρησιμοποιούμε είναι σφιχτό πλαστικό με μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού 1,5 mm. Άρα ο φαινόμενος όγκος των χαλικιών θα είναι όπως βρήκαμε και πριν μέσω του πίνακα 16,σελ.82, θα ισούται με 0,7 m Το φαινόμενο βάρος των αδρανών που χρειαζόμαστε για σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα είναι : X = 0,7 x 1500 = 1095 kg χαλίκι ανά κυβικό μέτρο Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τον όγκο και το βάρος της άμμου : Συμπαγής όγκος νερού : VW = 170,46 = 0,170 m 1000 Συμπαγής όγκος τσιμέντου : VZ = Z ε.β.τσιμέντου Συμπαγής όγκος χαλικιού : VT = = 247,04 = 0,082 m 025 X = 1095 = 0,42 m ειδ.βάρος 2620 Όγκος πόρων αέρα : 1-1,5% = = 0,01 m Σύνολο συμπαγών όγκων : 0, , ,42 + 0,01 = 0,685 m Συνεπώς ο συμπαγής όγκος της απαιτούμενης άμμου θα είναι : 1,00-0,685 = 0,15 m που ισοδυναμεί με βάρος άμμου 0,15 x 2620 = 825, kg 85

86 θα εργαστούμε τώρα για να βρούμε τις απαιτούμενες ποσότητες υλικών για την παρασκευή 1 m σκυροδέματος, γνωστής αναλογίας μίξεως Z : A : W Συμβολίζουμε με Ζ,Α,W τις απαιτούμενες ποσότητες τσιμέντου,αδρανών και νερού αντίστοιχα Η απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου που βρήκαμε ήταν : Ζ = 247,04 kg Η ποσότητα των αδρανών (χαλίκια + άμμος) : Α = , = 1920, kg Τέλος η απαιτούμενη ποσότητα νερού : W = 170,46 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Z : A : W 247,04 : 1920,0 : 170,46 = 1 : 7,77 : 0,69 (kg) ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C16/20) Όπως πριν θα ξεκινήσουμε με την εύρεση της απαιτούμενης ποσότητας νερού ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος. Για σκυρόδεμα πλαστικό υδαρές με κάθιση 8-1 cm (Κ) και για μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού (1,5 mm) η ποσότητα του νερού θα είναι : W = ,95 x 1,5 1,5 = 185,28 kg Ο παραπάνω υπολογισμός αφορά σκυρόδεμα συνεκτικότητας (Κ). Για συνεκτικότητα (Κ2) που θέλουμε στην περίπτωσή μας η ποσότητα του νερού που βρήκαμε θα πολλαπλασιαστεί επί 0,92. Δηλαδή λιγότερο νερό και αυτό είναι απόλυτα φυσικό αφού το σκυρόδεμα (Κ2) είναι πιο σφιχτό). Έτσι για συνεκτικότητα (Κ2) η ποσότητα νερού είναι : W = 185,28 x 0,92 = 170,46 kg 86

87 Στη συνέχεια θα βρούμε τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή από τη σχέση : ω = 2,54 0,64 x fa ω = Νερό = W Τσιμέντο Z 0,2 2 όπου fa η απαιτούμενη θλιπτική αντοχή κύβου στο έργο σε kg /cm fa = fck + S(τυπική απόκλιση = 50 kg/cm για μικρό αριθμό δοκιμίων από τον οποίο προέκυψε η χαρακτηριστική αντοχή < 15) 2 Έτσι για σκυρόδεμα C16/20 fck = 200, fa = = 250 kg /cm 0,2 οπότε 250 =,02, άρα ω = 2,54 0,64 x,02 = 0,61 Γνωρίζοντας την ποσότητα του νερού και τον ω μπορούμε να βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα του τσιμέντου : Z = W = 170,46 = 279,44 kg ω 0,61 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τις ποσότητες των αδρανών σε δύο κλάσματα: Το χονδρόκοκκο κλάσμα (χαλίκια) Χ Το λεπτόκοκκο κλάσμα (άμμος) Α Στην περίπτωσή μας χρησιμοποιούμε άμμο μεσόκοκκη 0/ με μέτρο λεπτότητας 2,8. Το σκυρόδεμα που χρησιμοποιούμε είναι σφιχτό πλαστικό με μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού 1,5 mm. Άρα ο φαινόμενος όγκος των χαλικιών θα είναι όπως βρήκαμε και πριν μέσω του πίνακα 16,σελ.82, θα ισούται με 0,7 m Το φαινόμενο βάρος των αδρανών που χρειαζόμαστε για σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα είναι : X = 0,7 x 1500 = 1095 kg χαλίκι ανά κυβικό μέτρο 87

88 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τον όγκο και το βάρος της άμμου : Συμπαγής όγκος νερού : VW = 170,46 = 0,170 m 1000 Συμπαγής όγκος τσιμέντου : VZ = Z = 279,44 = 0,092 m ε.β.τσιμέντου 025 Συμπαγής όγκος χαλικιού : VT = X = 1095 = 0,42 m ειδ.βάρος 2620 Όγκος πόρων αέρα : 1-1,5% = = 0,01 m Σύνολο συμπαγών όγκων : 0, , ,42 + 0,01 = 0,695 m Συνεπώς ο συμπαγής όγκος της απαιτούμενης άμμου θα είναι : 1,00-0,695 = 0,05 m που ισοδυναμεί με βάρος άμμου 0,05 x 2620 = 799,10 kg θα εργαστούμε τώρα για να βρούμε τις απαιτούμενες ποσότητες υλικών για την παρασκευή 1 m σκυροδέματος, γνωστής αναλογίας μίξεως Z : A : W Συμβολίζουμε με Ζ,Α,W τις απαιτούμενες ποσότητες τσιμέντου,αδρανών και νερού αντίστοιχα Η απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου που βρήκαμε ήταν : Ζ = 279,44 kg Η ποσότητα των αδρανών (χαλίκια + άμμος) : Α = ,10 = 1894,10 kg Τέλος η απαιτούμενη ποσότητα νερού : W = 170,46 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Z : A : W 279,44 : 1894,10 : 170,46 = 1 : 6,78 : 0,61 (kg) 88

89 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C20/25) Όπως πριν θα ξεκινήσουμε με την εύρεση της απαιτούμενης ποσότητας νερού ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος. Για σκυρόδεμα πλαστικό υδαρές με κάθιση 8-1 cm (Κ) και για μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού (1,5 mm) η ποσότητα του νερού θα είναι : W = ,95 x 1,5 1,5 = 185,28 kg Ο παραπάνω υπολογισμός αφορά σκυρόδεμα συνεκτικότητας (Κ). Για συνεκτικότητα (Κ2) που θέλουμε στην περίπτωσή μας η ποσότητα του νερού που βρήκαμε θα πολλαπλασιαστεί επί 0,92. Δηλαδή λιγότερο νερό και αυτό είναι απόλυτα φυσικό αφού το σκυρόδεμα (Κ2) είναι πιο σφιχτό). Έτσι για συνεκτικότητα (Κ2) η ποσότητα νερού είναι : W = 185,28 x 0,92 = 170,46 kg Στη συνέχεια θα βρούμε τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή από τη σχέση : ω = 2,54 0,64 x fa ω = Νερό = W Τσιμέντο Z 0,2 2 όπου fa η απαιτούμενη θλιπτική αντοχή κύβου στο έργο σε kg /cm fa = fck+ S(τυπική απόκλιση = 50 kg/cm για μικρό αριθμό δοκιμίων από τον οποίο προέκυψε η χαρακτηριστική αντοχή < 15) 2 Έτσι για σκυρόδεμα C20/25 fck = 250, fa = = 00 kg /cm 0,2 οπότε 00 =,1, άρα ω = 2,54 0,64 x,1 = 0,54 Γνωρίζοντας την ποσότητα του νερού και τον ω μπορούμε να βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα του τσιμέντου : Z = W = 170,46 = 15,67 kg ω 0,54 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τις ποσότητες των αδρανών σε δύο κλάσματα: 89

90 Το χονδρόκοκκο κλάσμα (χαλίκια) Χ Το λεπτόκοκκο κλάσμα (άμμος) Α Στην περίπτωσή μας χρησιμοποιούμε άμμο μεσόκοκκη 0/ με μέτρο λεπτότητας 2,8. Το σκυρόδεμα που χρησιμοποιούμε είναι σφιχτό πλαστικό με μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού 1,5 mm. Άρα ο φαινόμενος όγκος των χαλικιών θα είναι όπως βρήκαμε και πριν μέσω του πίνακα 16,σελ.82, θα ισούται με 0,7 m Το φαινόμενο βάρος των αδρανών που χρειαζόμαστε για σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα είναι : X = 0,7 x 1500 = 1095 kg χαλίκι ανά κυβικό μέτρο Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τον όγκο και το βάρος της άμμου : Συμπαγής όγκος νερού : VW = 170,46 = 0,170 m 1000 Συμπαγής όγκος τσιμέντου : VZ = Τ ε.β.τσιμέντου Συμπαγής όγκος χαλικιού : VZ = = 15,67 = 0,104 m 025 X = 1095 = 0,42 m ειδ.βάρος 2620 Όγκος πόρων αέρα : 1-1,5% = = 0,01 m Σύνολο συμπαγών όγκων : 0, , ,42 + 0,01 = 0,707 m Συνεπώς ο συμπαγής όγκος της απαιτούμενης άμμου θα είναι : 1,00-0,707 = 0,29 m που ισοδυναμεί με βάρος άμμου 0,29 x 2620 = 767,66 kg 90

91 θα εργαστούμε τώρα για να βρούμε τις απαιτούμενες ποσότητες υλικών για την παρασκευή 1 m σκυροδέματος, γνωστής αναλογίας μίξεως Z : A : W Συμβολίζουμε με Ζ,Α,W τις απαιτούμενες ποσότητες τσιμέντου,αδρανών και νερού αντίστοιχα Η απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου που βρήκαμε ήταν : Ζ = 15,67 kg Η ποσότητα των αδρανών (χαλίκια + άμμος) : Α = ,66 = 1862,66 kg Τέλος η απαιτούμενη ποσότητα νερού : W = 170,46 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 15,67 : 1862,66 : 170,46 = 1 : 5,90 : 0,54 (kg) ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ (για την κατηγορία C25/0) Όπως πριν θα ξεκινήσουμε με την εύρεση της απαιτούμενης ποσότητας νερού ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος. Για σκυρόδεμα πλαστικό υδαρές με κάθιση 8-1 cm (Κ) και για μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού (1,5 mm) η ποσότητα του νερού θα είναι : W = ,95 x 1,5 1,5 = 185,28 kg Ο παραπάνω υπολογισμός αφορά σκυρόδεμα συνεκτικότητας (Κ). Για συνεκτικότητα (Κ2) που θέλουμε στην περίπτωσή μας η ποσότητα του νερού που βρήκαμε θα πολλαπλασιαστεί επί 0,92. Δηλαδή λιγότερο νερό και αυτό είναι απόλυτα φυσικό αφού το σκυρόδεμα (Κ2) είναι πιο σφιχτό). Έτσι για συνεκτικότητα (Κ2) η ποσότητα νερού είναι : W = 185,28 x 0,92 = 170,46 kg 91

92 Στη συνέχεια θα βρούμε τον υδατοτσιμεντοσυντελεστή από τη σχέση : ω = 2,54 0,64 x fa ω = Νερό = W Τσιμέντο Z 0,2 2 όπου fa η απαιτούμενη θλιπτική αντοχή κύβου στο έργο σε kg /cm fa = fck+ S(τυπική απόκλιση = 50 kg/cm για μικρό αριθμό δοκιμίων από τον οποίο προέκυψε η χαρακτηριστική αντοχή < 15) Έτσι για σκυρόδεμα C25/0 fck = 00, fa = = 50 kg /cm 0,2 οπότε 50 =,2, άρα ω = 2,54 0,64 x,2 = 0,47 2 Γνωρίζοντας την ποσότητα του νερού και τον ω μπορούμε να βρούμε την απαιτούμενη ποσότητα του τσιμέντου : Z = W = 170,46 = 62,68 kg ω 0,47 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τις ποσότητες των αδρανών σε δύο κλάσματα: Το χονδρόκοκκο κλάσμα (χαλίκια) Χ Το λεπτόκοκκο κλάσμα (άμμος) Α Στην περίπτωσή μας χρησιμοποιούμε άμμο μεσόκοκκη 0/ με μέτρο λεπτότητας 2,8. Το σκυρόδεμα που χρησιμοποιούμε είναι σφιχτό πλαστικό με μέγιστη διάμετρο αδρανούς υλικού 1,5 mm. Άρα ο φαινόμενος όγκος των χαλικιών θα είναι όπως βρήκαμε και πριν μέσω του πίνακα 16,σελ.82, θα ισούται με 0,7 m Το φαινόμενο βάρος των αδρανών που χρειαζόμαστε για σφιχτό-πλαστικό σκυρόδεμα είναι : X = 0,7 x 1500 = 1095 kg χαλίκι ανά κυβικό μέτρο 92

93 Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε τον όγκο και το βάρος της άμμου : Συμπαγής όγκος νερού : VW = 170,46 = 0,170 m 1000 Συμπαγής όγκος τσιμέντου : VZ = Z ε.β.τσιμέντου Συμπαγής όγκος χαλικιού : VT = = 62,68 = 0,12 m 025 X = 1095 = 0,42 m ειδ.βάρος 2620 Όγκος πόρων αέρα : 1-1,5% = = 0,01 m Σύνολο συμπαγών όγκων : 0, ,12 + 0,42 + 0,01 = 0,7 2 m Συνεπώς ο συμπαγής όγκος της απαιτούμενης άμμου θα είναι : 1,00-0,72 = 0,277 m που ισοδυναμεί με βάρος άμμου 0,277 x 2620 = 725,74 kg θα εργαστούμε τώρα για να βρούμε τις απαιτούμενες ποσότητες υλικών για την παρασκευή 1 m σκυροδέματος, γνωστής αναλογίας μίξεως Z : A : W Συμβολίζουμε με Ζ,Α,W τις απαιτούμενες ποσότητες τσιμέντου,αδρανών και νερού αντίστοιχα Η απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου που βρήκαμε ήταν : Ζ = 62,68 kg Η ποσότητα των αδρανών (χαλίκια + άμμος) : Α = ,74 = 1820,74 kg Τέλος η απαιτούμενη ποσότητα νερού : W = 170,46 kg Οι αναλογίες ανάμιξης των ποσοτήτων τσιμέντου,αδρανών υλικών και νερού είναι : Άρα Z : A : W 62,68 : 1820,74 : 170,46 = 1 : 5,02 : 0,47 (kg) 9

94 Γ' YΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΕΩΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Η διαδικασία προσδιορισμού των ποσοτήτων των υλικών που θα χρησιμοποιηθεί παρακάτω για την παρασκευή του σκυροδέματος ακολουθεί τα παρακάτω στάδια : 1. Προσδιορίζεται ο συντελεστής νερού τσιμέντου, ω, όταν είναι γνωστή η αντοχή βd28 του σκυροδέματος και η ποιότητα του τσιμέντου. 2. Προσδιορίζεται η απαιτούμενη ποσότητα του νερού W, όταν είναι γνωστή η συνεκτικότητα του σκυροδέματος και ο αριθμός ΚΗ ή FH του μίγματος των αδρανών υλικών.. Προσδιορίζεται η απαιτούμενη ποσότητα τσιμέντου Ζ από τη σχέση : Ζ = w/ω και ο όγκος του τσιμέντου Vz από τη σχέση : Vz = Ζ/ρΖ Διάγραμμα 6. Προσδιορισμός του υδατοτσιμεσυντελεστή ω του σκυροδέματος 94

95 Διάγραμμα 7. Προσδιορισμός της απαιτούμενης ποσότητας νερού W για την παρασκευή του σκυροδέματος 4. Προσδιορίζεται η απαιτούμενη ποσότητα των αδρανών υλικών Κ από τη σχέση: A = ρκ *(1000-Vz-Vw-VL) σε (Kg/m), όπου VL είναι ο όγκος του αέρα που περιέχεται στο νωπό σκυρόδεμα. 5. Προσδιορίζεται η αναλογία ανάμιξης των υλικών από τη σχέση : Ζ : Α : W Κατά την τρίτη υπολογιστική μέθοδο επιλέγουμε να χρησιμοποιήσουμε δύο αδρανή υλικά : την άμμο και τα σκύρα. Παρακάτω δίνονται δυο πίνακες με την κοκκομετρική ανάλυση των δύο υλικών μέσω των οποίων θα υπολογιστούν οι κοκκομετρικοί συντελεστές και το ποσοστό του κάθε αδρανές υλικού που θα χρησιμοποιηθεί κατά τους υπολογισμούς. 95

96 Σύνθεση δεδομένων κοκκομετρικών γραμμών άμμου και σκύρων Α) ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΜΜΟΥ ΑΜΜΟΣ Κόσκινο ΒΑΡΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ = 000 gr Βάρος κοσκίνου Συγκρατούμενο Συνολικό Συγκρατούμενο Διερχόμενο % βάρος kg συγκρατούμενο % ποσοστό ποσοστό (1) (2) () (4) (5) (6) 4 0,47 0,005 0,005 0,16 99,84 2 0,4 0,860 0,865 28,8 71,17 1 0,42 0,760 1,625 54,16 45,84 0,5 0,5 1,240 2,865 95,50 4,50 0,25 0,4 0,108 2,97 99,10 0,90 0,9 0,027,00 100,00 - Υπόλοιπο Πίνακας 17 Σημείωση: Οι αριθμοί της στήλης (5) προκύπτουν από τη διαίρεση των αντίστοιχων αριθμών της στήλης (4) δια του συνολικού βάρους του δείγματος. Οι αριθμοί της στήλης (6) προκύπτουν από την αφαίρεση των αριθμών της στήλης (5) από το 100,00. Β) ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΚΥΡΩΝ ΣΚΥΡΑ Κόσκινο ΒΑΡΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ = 4000 gr Βάρος κοσκίνου Συγκρατούμενο Συνολικό Συγκρατούμενο Διερχόμενο % βάρος kg συγκρατούμενο % ποσοστό ποσοστό (1) (2) () (4) (5) (6) 1,5 0,52 0,000 0,000 0,00 100, ,5 1,70 1,70 4,25 65,75 8 0,55 1,187 2,557 6,92 6,08 4 0,47 1,227,784 94,60 5,40 Υπόλοιπο 0,9 0,216 4, ,00 - Πίνακας 18 96

97 Γ) ΚΛΙΜΑΚΑ ΚΟΚΚΩΝ Ομάδα κόκκων 0,25 0,5 0,25 έως 4,00 (Άμμος) 0,90 (99,1) 4,50 (95,50) 4,00 έως 1,50 (Σκύρα) Επιθυμητή κοκκομετρική γραμμή ,84 71,17 (54,16) (28,8) 4 99,84 (0,16) 8 100,00 (0,00) 0,00 0,00 0,00 0,00 5,40 6,08 (100,00) (100,00) (100,00) 100,00 (94,60) (6,92) 5 (95) 9 (91) 15 (85) 2 (77) 7 (6) 51 (49) ,00 (0,00) 75 (25) Κοκκομετρικοί συντελεστές Κ1 = 99, , , ,8 + 0,16 + 0,00 + 0,00 + 0,00 = 278 = 2, Κ2 = 100, , , , ,60 + 6,92 + 4,25 + 0,00 = 59 = 5, ΚΗ = 95, , , ,00 + 6, , ,00 + 4,00 = 489 = 4, ,00 (0,00) 65,75 100,00 (4,25) (0,00) Πίνακας 19 Έστω ότι θα χρειαστεί να πάρουμε Χ% άμμο και Ψ% σκύρα. Τότε : Χ + Ψ = 100 (1) και Κ1. Χ + Κ2. Χ = Κm. 100 (2), η σχέση (2) με αντικατάσταση θα γίνει : 2,78. X + 5,9. Ψ = 4, ,5 96 (4)

98 Θα λύσουμε το σύστημα των σχέσεων (1) και (2): από (1) έχουμε Χ + Ψ = 100 Χ = 100 Ψ, την σχέση αυτή θα την αντικαταστήσουμε στην σχέση (2). Άρα 2,78 (100 Ψ) + 5,9 Ψ = ,78 Ψ + 5,9 Ψ = 489,15 Ψ = 211 άρα Ψ = 66,98 % (σκύρα) και μέσω της (1) Χ = 100 Ψ = ,98 =,02% (άμμος) Θεωρούμε ότι η επιθυμητή κοκκομετρική γραμμή των αδρανών μας βρίσκεται στο κάτω μισό της υποζώνης Δ και τα αδρανή έχουν μέγιστο κόκκο με διάμετρο 1,5 mm (κανονικό σκυρόδεμα). Διάγραμμα 8 Με κόκκινο χρώμα συμβολίζεται η επιθυμητή κοκκομετρική γραμμή, με μπλε χρώμα η άμμος και με κίτρινο τα σκύρα. 98