Πίνακας 1. Κατά βάρος σύσταση πρώτων υλών σκυροδέματος συναρτήσει του λόγου (W/C).

Transcript

1 E: Να γίνει διάκριση μεταξύ τσιμέντου και σκυροδέματος A: Το τσιμέντο είναι ένα από τα συστατικά του σκυροδέματος. Το τσιμέντο σε ανάμειξη με το νερό δημιουργεί τη συνδετική ουσία («κόλλα»), που διατηρεί τα συστατικά του σκυροδέματος (τσιμέντο, λεπτομερή και χονδρομερή αδρανή) σταθερά συνδεδεμένα μεταξύ τους. E: Ποιά είναι τα κύρια συστατικά του σκυροδέματος και σε ποιά αναλογία περίπου Χρησιμοποιούνται; Α: Τσιμέντο, νερό, αδρανή (χονδρομερή και λεπτομερή), αέρας και χημικά πρόσθετα. Η κατά βάρος επί τοις % περιεκτικότητα (σύνθεση του σκυροδέματος) δίνεται στον Πίνακα 1 Πίνακας 1. Κατά βάρος σύσταση πρώτων υλών σκυροδέματος συναρτήσει του λόγου (W/C). E: Ποιός είναι ο ρόλος των κύριων συστατικών του σκυροδέματος; Α: Το τσιμέντο αντιδρά με το νερό και σχηματίζει την τσιμεντόπαστα (κόλλα). Η αντοχή του σκυροδέματος ρυθμίζεται από την αντίδραση ενυδάτωσης, όπως και από το λόγο νερό/τσιμέντο (W/C). Τα αδρανή προσδίδουν μεγαλύτερη αντοχή σε θλίψη στο σκυρόδεμα (compressive strength), το κάνουν πιο ανθεκτικό στο χρόνο (durable) και συμβάλουν στην οικονομικότητα του σκυροδέματος επειδή είναι πολυ φθηνά ως υλικά δηλαδή δρούν ως «πληρωτικά». E: Τι σημαίνει «εργάσιμο» σκυρόδεμα, γιατί είναι σημαντική η ιδιότητα αυτή και πώς μετράται ; Α: Το σκυρόδεμα θεωρείται εργάσιμο, όταν έχει αποδεκτό ιξώδες και χωρίς δυσκολία αποχύνεται και γεμίζει καλούπια δηλαδή μορφοποιείται. Μετράται με τη δοκιμή «κάθισης ή εξάπλωσης» (slump test), δηλ. με τη βοήθεια χαλύβδινου διάτρητου (στην κορυφή και τη βάση του) κώνου που γεμίζεται με σκυρόδεμα. Ο κώνος μετά αναστρέφεται και το σκυρόδεμα αδειάζεται σε οριζόντια επιφάνεια. Από την τιμή της υποχώρησης της κορυφής του κώνου σε σχέση με το αρχικό του ύψος χαρακτηρίζεται το

2 σκυρόδεμα ως αποδεκτό ή μη αποδεκτό. Αν το ύψος του κώνου, μετά την απόχυση είναι το 50-75% του αρχικού του ύψους, το σκυρόδεμα θεωρείται ότι είναι αποδεκτά «εργάσιμο». E: Εξηγήστε τι σημαίνει περίοδος ωρίμανσης για ένα «φρέσκο» (παράχθηκε λίγη ώρα πριν) σκυρόδεμα. Γιατί είναι σημαντικός ο χρόνος ωρίμανσης στις κατασκευές έργων από σκυρόδεμα; A: Η περίοδος ωρίμανσης είναι η χρονική περίοδος κατά την οποία το σκυρόδεμα διατηρείται σε πλαστική κατάσταση, δηλαδή οι αντιδράσεις ενυδάτωσης γίνονται πολύπολύ αργά. Αυτή η κατάσταση διαρκεί από 1-3 ώρες και επιτρέπει τη μεταφορά του από τις μονάδες παραγωγής στη θέση του έργου, την απόχυση και γέμισμα των καλουπιών πριν από την έναρξη σκλήρυνσης και πήξης του. Μετά τη χρονική αυτή περίοδο, οι αντιδράσεις της ενυδάτωσης επιταχύνονται πάρα πολύ και αρχίζει η πήξη και η σκλήρυνσή του. E: Γιατί οι κατασκευές από σκυρόδεμα πρέπει να διαβρέχονται συχνά με νερό μετά τη διάστρωση του σκυροδέματος και πόσο σημαντικό είναι αυτό στην καλή ποιότητα (αντοχή) των έργων από σκυρόδεμα; Τι σημαίνει «συντήρηση» (curing) του σκυροδέματος; A: Μετά τη διάστρωση του σκυροδέματος, είναι απαραίτητη η διατήρηση ικανοποιητικής υγρασίας (με διαβροχή) και της θερμοκρασίας του μεταξύ o C. Η διαδικασία αυτή καλείται «συντήρηση» του σκυροδέματος και η καλή συντήρηση είναι ζωτικής σημασίας διεργασία για την παραγωγή καλής ποιότητας σκυροδέματος δηλ. υψηλής αντοχής, μεγάλης διάρκειας ζωής, μεγάλης στεγανότητας, αντοχής στην τριβή (απόξεση), με σταθερότητα όγκου και μεγάλης αντίστασης σε τάσεις που δημιουργούνται από τις διαδοχικές φάσεις πήξης και τήξης του δεσμευμένου ή απορροφούμενου νερού στους πόρους του σκυροδέματος σε περιβάλλον χαμηλών θερμοκρασιών. Η συντήρηση του σκυροδέματος συνεισφέρει σημαντικά δηλαδή συμβάλει στη συνέχιση της αντίδρασης ενυδάτωσης. Η ανάπτυξη επιφανειακής αντοχής ελαττώνεται σημαντικά, όταν δεν γίνεται ικανοποιητική συντήρηση, επειδή η έλλειψη

3 του αναγκαίου νερού συμβαίνει ευκολότερα στις περιοχές που γειτνιάζουν με την ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα αυτές οι περιοχές να εμφανίζουν προβλήματα ανάπτυξης ικανοποιητικής αντοχής. Είναι γνωστό ότι, το νωπό σκυρόδεμα (αυτό που έχει μόλις παρασκευαστεί) περιέχει αρκετή ποσότητα νερού η οποία επαρκεί για την αντίδραση ενυδάτωσής του τσιμέντου. Μερικές φορές όμως οποιαδήποτε απώλεια νερού (π.χ. λόγω εξάτμισης) μπορεί να επιβραδύνει ή να εμποδίσει την ολοκλήρωση της αντίδρασης. Εάν οι θερμοκρασίες του περιβάλλοντος είναι ευνοϊκές (εντός των ορίων o C), η αντίδραση ενυδάτωσης είναι σχετικά γρήγορη τις πρώτες ημέρες μετά τη διάστρωση του σκυροδέματος. Είναι λοιπόν προφανές ότι καλή συντήρηση σημαίνει παρεμπόδιση της εξάτμισης ή στη χειρότερη περίπτωση μείωσή της με διάφορους τρόπους. Ένας από τους τρόπους αυτούς είναι η συχνή διαβροχή της επιφάνειας του διαστρωμένου σκυροδέματος για την αναπλήρωση του νερού που εξατμίζεται. Η σκλήρυνση του σκυροδέματος είναι το αποτέλεσμα της αντίδρασης ενυδάτωσης, που λαμβάνει χώρα όμως μόνο παρουσία νερού (υγρασίας) και σε κατάλληλο θερμοκρασιακό u949 εύρος. Η διαδικασία (διεργασία) της συντήρησης για τα κοινά σκυροδέματα διαρκεί μεταξύ 5-7 ημερών κατά τη διάρκεια των οποίων διατηρείται υγρό με διαβροχή, με καταιονισμό ή με κάλυψη με υγρή λινάτσα ή με επιφανειακή κάλυψη με ειδικά χημικά που δρουν ως φράγματα υγρασίας (μειώνουν την εξάτμιση). E: Υπάρχει πρόβλημα για τη διάστρωση του σκυροδέματος σε συνθήκες χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών περιβάλλοντος; A: Οι ακραίες, κάτω από 10 o C ή πάνω από 25 o C, θερμοκρασίες δυσκολεύουν τη συντήρηση του σκυροδέματος. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο σημείο πήξης του νερού, η αντίδραση ενυδάτωσης σταματά ή επιβραδύνεται σημαντικά. Η αύξηση της θερμοκρασίας, λόγω έκλυσης θερμότητας από την ενυδάτωση του τσιμέντου, δρα ευεργετικά στην κατεύθυνση συνέχισης των αντιδράσεων αυτών. Όμως, είναι πιθανό σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες να προκληθεί πήξη (πάγωμα) του νερού και να προκληθεί διάρρηξη του σκυροδέματος λόγω διόγκωσής του νερού. Αντιθέτως, σε υψηλές θερμοκρασίες υπάρχει αυξημένη εξάτμιση και ως εκ τούτου έλλειψη νερού για τη συνέχιση της αντίδρασης, οπότε η συχνή διαβροχή αναπληρώνει το νερό που εξατμίζεται ή κάλυψη με βρεγμένη λινάτσα εμποδίζει την εξάτμισή του και συμβάλλει στη συνέχιση της ενυδάτωσης. Όλα τα παραπάνω συνήθως οδηγούν στην κατεύθυνση αποφυγής εργασιών σκυροδέτησης σε ακραίες θερμοκρασίες. E: Τι πρέπει να προστεθεί στο σκυρόδεμα για την επιβράδυνση της πήξης και σκλήρυνσης; Τι θα προσφέρει η επιβράδυνση αυτής της διεργασίας; A: Μπορεί να προστεθεί ζάχαρη για την επιβράδυνση της διεργασίας και αυτό γίνεται όταν το σκυρόδεμα πρέπει να μεταφερθεί σε μεγάλη απόσταση για να διαστρωθεί. Σ αυτές τις περιπτώσεις προστίθενται επιβραδυντικά της πήξης και σκλήρυνσης. E: Τι πρέπει να προστεθεί στο σκυρόδεμα για την επιτάχυνση της πήξης και της σκλήρυνσης; Πότε είναι αναγκαία η επιτάχυνση της διεργασίας;

4 A: Προσθήκη χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2) επιταχύνει την αντίδραση πήξης και σκλήρυνσης και αυτό επιβάλλεται να γίνεται σε περιπτώσεις διάστρωσης σκυροδέματος υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Στην περίπτωση αυτή επιταχύνεται η διεργασία με παράλληλη αύξηση της εκλυόμενης θερμότητας ενυδάτωσης. E: Τι θα συμβεί στην περίπτωση που το σκυρόδεμα πήξει και σκληρυνθεί πολύ γρήγορα; A: Το σκυρόδεμα θα υποστεί διάρρηξη (ρηγμάτωση) που οφείλεται σε συρρίκνωση λόγω ξήρανσης. Η αντίδραση ενυδάτωσης, η οποία προκαλεί την αύξηση αντοχής του σκυροδέματος σταματά προφανώς λόγω έλλειψης νερού και τελικά έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ασθενέστερου από την άποψη αντοχής σκυροδέματος. E: Σχολιάστε τη σπουδαιότητα του κατάλληλου λόγου βάρος νερού / βάρος τσιμέντου στο σκυρόδεμα. A: Ο λόγος νερό/τσιμέντο καθορίζει σημαντικά την αντοχή του σκυροδέματος. Όσο λιγότερο νερό προστίθεται στο σκυρόδεμα (υπό την προϋπόθεση βέβαια ότι παράγεται «εργάσιμο» σκυρόδεμα δηλ. ικανοποιητικού ιξώδους για την εξασφάλιση ροής στα καλούπια), τόσο μεγαλύτερη αντοχή αναμένεται να αποκτήσει το σκυρόδεμα. E: Εξηγήστε τη χρησιμότητα προσθήκης ρευστοποιητικών (superplasticizers) στην παρασκευή σκυροδέματος. A: Τα ρευστοποιητικά είναι χημικά πρόσθετα που εξασφαλίζουν ρευστότητα στο σκυρόδεμα (ικανοποιητικό ιξώδες) δηλ. εργασιμότητα με χρήση μικρότερης ποσότητας νερού και κατά συνέπεια μικρότερο λόγο νερού προς τσιμέντο. Αναμένεται λοιπόν μεγαλύτερη αντοχή του σκυροδέματος. E: Ποιές είναι οι συνηθέστερες δοκιμές ελέγχου της ποιότητας του σκυροδέματος; A: Οι συνηθέστερες δοκιμές ελέγχου του σκυροδέματος είναι:. 1. η δοκιμή κάθισης ή εξάπλωσης (slump test) 2. η δοκιμή αντοχής σε μοναξονική θλίψη (compressive strength) 3. η δοκιμή προσδιορισμού του ποσοστού περιεχόμενου αέρα (air content) και 4. η δοκιμή προσδιορισμού της πυκνότητας του σκυροδέματος Η δοκιμή κάθισης είναι η δοκιμή ελέγχου της εργασιμότητας του σκυροδέματος (ιξώδες ή flowability), που ελέγχεται στην Ελλάδα σύμφωνα με τη Μέθοδο Ελέγχου ΣΚ-309 του ΕΛΟΤ. Εάν το σκυρόδεμα έχει μεγάλο ιξώδες, τότε δεν μπορεί να περάσει ανάμεσα από τα κενά του σιδηροπλισμού και να γεμίσει τα καλούπια και δεν μπορεί επίσης να συμπυκνωθεί με δόνηση. Εάν είναι πολύ ρευστό τότε η τσιμεντόπαστα (μείγμα νερού και τσιμέντου) διαφεύγει μέσα από τα κενά των καλουπιών, τα αδρανή καθιζάνουν στον πυθμένα των καλουπιών με αποτέλεσμα την απόμιξη (διαχωρισμός κατά μέγεθος, segregation) των αδρανών μέσα στα καλούπια. Το τελικό αποτέλεσμα είναι χαμηλής αντοχής σκυρόδεμα.

5 Με τη δοκιμή προσδιορισμού του περιεχόμενου αέρα υπολογίζεται το ποσοστό (%) του αέρα μέσα σε δείγμα «φρέσκου» σκυροδέματος, αλλά αυτή δεν αποτελεί και ένδειξη του τελικού ποσοστού μετά την πήξη και σκλήρυνση του σκυροδέματος. Με τη δοκιμή προσδιορισμού της πυκνότητας μετριέται η μάζα γνωστού όγκου σκυροδέματος. Με τη δοκιμή προσδιορισμού της θλιπτικής αντοχής ελέγχονται οι αντοχές (τάσεις) θραύσης κυλινδρικών ή κυβικών δοκιμίων σκυροδέματος με την πρόοδο της πήξης και σκλήρυνσής τους (δηλ. σε προκαθορισμένους χρόνους). Εάν η τάση θραύσης μιας δοκιμής δεν είναι μικρότερη κατά 3.5 MPa 500 psi ή περισσότερο από τη δοκιμή σχεδιασμού ή εάν η μέση τιμή τάσης θραύσης τριών διαδοχικών δοκιμών υπερβαίνει την αντοχή θραύσης κατά το σχεδιασμό, τότε το σκυρόδεμα θεωρείται αποδεκτό από πλευράς αντοχής.