ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟΥ ΚΙΣΣΗΡΟΔΕΜΑΤΟΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟΥ ΚΙΣΣΗΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΜΙΧΑΗΛ Ι. ΚΑΦΦΕΤΖΑΚΗ Πολιτικού Μηχανικού MSc ΠΑΤΡΑ 214

2 i

3 Στον προστάτη μου Αρχάγγελο Μιχαήλ ii

4 iii

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, κατά το χρονικό διάστημα μεταξύ Σεπτεμβρίου 29 και Απριλίου 214, υπό την επίβλεψη της Επίκουρου Καθηγήτριας κ. Αικατερίνης Παπανικολάου. Η χρηματική υποστήριξη της Διατριβής πραγματοποιήθηκε μέσω της ευρωπαϊκής χρηματοδότησης ISSB: Intelligent Safe and Secure Buildings (2921) και του προγράμματος Center for Multifunctional Nanocomposite Construction Materials («Θαλής» ). Αρχικά, θα ήθελα να εκφράσω τις ένθερμες ευχαριστίες μου στην κ Παπανικολάου για την στήριξη την οποία μου παρείχε καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης της Διατριβής μου. Η θέλησή της για συνεχή εξέλιξη στον τομέα της έρευνας και η επιστημονικά εμπεριστατωμένη συμβουλή της είναι παράγοντες οι οποίοι συνέβαλαν καταλυτικά στο τελικό αποτέλεσμα της παρούσης έρευνας. Ακόμη, θα ήθελα να ευχαριστήσω και τα υπόλοιπα δύο μέλη της Συμβουλευτικής μου Επιτροπής, τον Καθηγητή κ. Αθανάσιο Τριανταφύλλου και τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Ευστάθιο Μπούσια, οι οποίοι συνέβαλαν με την προτροπή τους για τη συνέχιση των σπουδών μου προς την κατεύθυνση απόκτησης Διδακτορικού Διπλώματος, αλλά και επέδειξαν έντονο ενδιαφέρον για την εξέλιξη της εν λόγω Διατριβής. Επίσης, είναι τιμή μου να συμμετέχουν στην επταμελή εξεταστική επιτροπή του παρόντος πονήματος οι κκ. Δρίτσος Στέφανος, Σίδερης Κοσμάς, Τρέζος Κωνσταντίνος και Φαρδής Μιχαήλ, και τους ευχαριστώ πολύ που έκαναν δεκτή την πρόταση αυτή. Όπως σε κάθε εργαστηριακό χώρο έτσι και στο εργαστήριο στο οποίο διεξήχθησαν οι δοκιμές, υπάρχει έντονη συνεργασία μεταξύ των φοιτητών. Για το λόγο αυτό, θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον πάντα πρόθυμο για βοήθεια Κάρλο Κυριάκο, τον Γιάννη Παπαντωνίου και τον Λάμπρο Κούτα. Ιδιαίτερες ευχαριστίες θα ήθελα να αποδώσω στους προπτυχιακούς φοιτητές Γιάννη Γκιόκα, Χριστίνα Παπαγεωργοπούλου, Σπύρο Μαυραγιάννη, Δημήτρη Κουρνέτα, Παναγιώτη Γούργαρη, Φραντσέσκα Νανοπούλου, Γεωργία Αγγελή, Ιωάννα Σουγλέρη, Ειρήνη Μπαλαντίνα, Άννα Χαλιάσου, Γιώργο Γκουβιέρο, Δήμητρα Κιτσικοπούλου, Έλενα Μαρία Αθανασοπούλου, Διονυσία Πολύζου, Θοδωρή Αποστολόπουλο, Σταύρο Μάνθο, Ιωάννη Μαραμπέα, Σπύρο Μαρούδα, Θεοδωσία Ζώη, Δήμητρα Αναγνώστη και Σπύρο Αθανασιάδη. Όλα τα παραπάνω άτομα τα ευχαριστώ ιδιαίτερα για τη θυσία του προσωπικού τους χρόνου και τη δημιουργία iv

6 ευχάριστου και φιλικού κλίματος εντός του εργαστηρίου και τους εύχομαι καλή σταδιοδρομία και καλή επιτυχία σε κάθε βήμα της ζωής τους. Ακόμη, θα ήθελα να ευχαριστήσω τις εταιρείες Δαλκαφούκης Ο.Ε., για τη συνεχή και άμεση προμήθεια αδρανών κίσσηρης, BASF ΕΛΛΑΣ Α.Β.Ε.Ε. και SIKA ΕΛΛΑΣ Α.Β.Ε.Ε., για τη χορήγηση χημικών προσμίκτων, DionyssoMarble A.E. για τη ευγενική χορήγηση ασβεστολιθικών παιπαλών. Ιδιαίτερη αναφορά οφείλω να κάνω για το προσωπικό της εταιρείας Interbeton Α.Ε., στις εγκαταστάσεις στο Δρέπανο Αχαΐας, χωρίς τη βοήθεια των οποίων δεν θα είχε πραγματοποιηθεί μεγάλο τμήμα της παρούσας Διατριβής. Ευχαριστώ πολύ τον κ. Αποστολόπουλο Κωνσταντίνο, και τους Λουκά Τρέμο, Μιχάλη Κουτσούκο, Θανάση Κωνσταντακόπουλο και Νίκο Νικολόπουλο. Ακόμη οφείλω να ευχαριστήσω θερμά την Ελένη Κουτσοπούλου, εργαζόμενη στις εγκαταστάσεις του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης, χωρίς τη συμβολή της οποίας δεν θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν πολλές από τις δοκιμές μικροσκοπίας κατά το τελευταίο στάδιο της παρούσης Διατριβής. Όπως συνήθως αφήνουμε στο τέλος τα καλύτερα, έτσι κι εγώ φύλαξα τις θερμότερές μου ευχαριστίες για το τέλος του προλόγου, καθώς η κατάλληλη στήριξη από την οικογένεια αποτελεί το σημαντικότερο εφόδιο για την επιτυχία σε όλους τους τομείς και τις εκφάνσεις της ζωής ενός ανθρώπου. Για τη ανατροφή, τη στήριξη, το ενδιαφέρον και την αγάπη τους, ευχαριστώ εκ βαθέων του γονείς μου Γιάννη και Φωτεινή, και τις αδερφές μου Άννα και Χαρούλα. Ευχαριστώ τέλος, όλους τους δικούς μου ανθρώπους, φίλους και συγγενείς, οι οποίοι στάθηκαν δίπλα μου κατά τη διάρκεια αυτής της Διατριβής, αλλά και σε όλη μου τη ζωή, δίνοντάς μου συμβουλές, καθοδήγηση, κουράγιο, αισιοδοξία και προτροπή για να γίνομαι καλύτερος. v

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το θέμα της παρούσης Διδακτορικής Διατριβής είναι η συστηματική μελέτη του Αυτοσυμπυκνούμενου Κισσηροδέματος (ΑΣΚ). Ο βασικός σκοπός της υπήρξε η παραγωγή μειγμάτων δομικού ΑΣΚ, προτείνοντας παράλληλα μία μεθοδολογία σύνθεσης, εφαρμόσιμη για κάθε είδος Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος (ΑΣΣ). Ακόμη, έγινε προσπάθεια να διερευνηθούν τομείς στους οποίους η γνώση για το Αυτοσυμπυκνούμενο Ελαφροσκυρόδεμα (ΑΣΕΣ) είναι ακόμη ελλιπής, όπως η συνάφεια χάλυβαασεσ, η συμπεριφορά γραμμικών στοιχείων οπλισμένου ΑΣΕΣ έναντι κάμψης και διάτμησης, η κατανομή και οι μέγιστες τιμές των πιέσεων που ασκεί το νωπό ΑΣΕΣ σε ξυλοτύπους και τα χαρακτηριστικά ανθεκτικότητάς του. Κεφάλαιο 1ο Πραγματοποιείται μία εισαγωγή στο αντικείμενο της Διατριβής, κατά την οποία αναφέρονται πρακτικές εφαρμογές (συμβατικού, δηλ. κανονικής πυκνότητας) ΑΣΣ και ΕλαφροΣκυροδέματος (ΕΣ), ενώ παράλληλα τονίζεται ότι το ΑΣΕΣ έχει πλεονεκτήματα πλέον αυτών που (μεμονωμένα) χαρακτηρίζουν τα ΑΣΣ και ΣΕΑ, όπως η διατήρηση των χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης κατά την άντλησή του και η βελτιωμένη ανθεκτικότητά του στο χρόνο. Στον ελλαδικό χώρο, η παραγωγή ΑΣΕΣ μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση κίσσηρης (ΑΣΚ), καθώς υπάρχει σε αφθονία. Κεφάλαιο 2ο Το Κεφάλαιο αυτό αποσκοπεί στη συλλογή της σχετιζόμενης με το ΑΣΕΣ γνώσης, με βάση τη διεθνή βιβλιογραφία. Για την κάθε μελέτη, παρουσιάζονται τα διερευνούμενα χαρακτηριστικά του ΑΣΕΣ και γίνεται κατηγοριοποίηση των συγκεντρωτικών αποτελεσμάτων σε επίπεδο συστατικών υλικών (χρησιμοποιούμενων αδρανών και πληρωτικών υλικών), χαρακτηριστικών καθώς και αυτοσυμπύκνωσης. αποτελεσμάτων Τέλος, εξάγεται μηχανικών αντοχών πολυπαραμετρική και εξίσωση υπολογισμού της θλιπτικής αντοχής του ΑΣΕΣ. Κεφάλαιο 3ο Στο 3ο Κεφάλαιο προτείνεται μία ολοκληρωμένη μεθοδολογία μελέτης σύνθεσης ΑΣΕΣ, βασισμένη σε διαδικασία επίτευξης βέλτιστης στοίβαξης, η οποία αντιστοιχεί στη vi

8 μέγιστη στοίβαξη των στερεών του αναμίγματος που ικανοποιεί συγκεκριμένα στοχόσημα χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης. Κατά τη διαδικασία αυτή, εξετάζονται ξεχωριστά οι φάσεις του τσιμεντοπολτού, του κονιάματος, των αδρανών και του σκυροδέματος. Η μεθοδολογία (εφαρμοζόμενη, εδώ, για αδρανή κίσσηρης) καταλήγει σε βελτίωση των μηχανικών χαρακτηριστικών, της ανθεκτικότητας (όπου είναι εφικτό) και των χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης του ΑΣΚ, συγκριτικά με προηγούμενες έρευνες. Κεφάλαιο 4ο Στο Κεφάλαιο αυτό μελετάται η προσθήκη άμμου κανονικής πυκνότητας (ΑΚΠ) και ινών χάλυβα και πολυπροπυλενίου, σε εκείνα τα μείγματα ΑΣΚ (όπως προέκυψαν από τη διαδικασία που περιγράφεται στο Κεφάλαιο 3), τα οποία εκρίθησαν ως βέλτιστα σε όρους διατήρησης των χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσής τους στο χρόνο. Σκοπός υπήρξε η αντιμετώπιση του χαμηλού μέτρου ελαστικότητας και της χαμηλής εφελκυστικής αντοχής, με την προσθήκη της ΑΚΠ, και η αύξηση της δυσθραυστότητας του υλικού με την προσθήκη των ινών. Ακόμη, συνδυάζοντας τα αποτελέσματα της έρευνας από τα Κεφάλαια 3 και 4, σχεδιάστηκε μία ημιαυτοματοποιημένη μεθοδολογία σχεδιασμού ΑΣΕΣ, θέτοντας απαιτήσεις σε όρους χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης, πυκνότητας και μέσης θλιπτικής αντοχής. Κεφάλαιο 5ο Στο 5ο κατά σειρά Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα ενός εκτενούς πειραματικού προγράμματος που ως στόχο είχε τη διερεύνηση της συνάφειας χάλυβα ΑΣΚ, μέσω δοκιμών άμεσης εξόλκευσης (direct pullout tests) και δοκιμών με τη χρήση δοκιμίων τύπου δοκού (beam tests). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αντίστοιχα που προέκυψαν από δοκίμια Κανονικής Πυκνότητας ΑΣΣ (ΚΠΑΣΣ), όμοιας σύστασης. Κεφάλαιο 6ο Εδώ, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πειραματικής διερεύνησης της συμπεριφοράς γραμμικών μελών οπλισμένου ΑΣΚ έναντι κάμψης και διάτμησης. Για το σκοπό αυτό, παρήχθησαν δοκίμια τύπου υποστυλώματος και τύπου δοκού, τα οποία δοκιμάσθηκαν σε ανακυκλιζόμενη κάμψη, ενώ πραγματοποιήθηκαν και μονοτονικές δοκιμές δοκών σε κάμψη και διάτμηση (με τις δοκιμαζόμενες έναντι διάτμησης δοκούς να είναι υποδιαστασιολογημένες έναντι της δράσης αυτής). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν vii

9 με ομόλογα δοκίμια ΚΠΑΣΣ, με αποτελέσματα ερευνών από τη διεθνή βιβλιογραφία και με τα αναλυτικά υπολογιζόμενα μεγέθη. Κεφάλαιο 7ο Στο 7ο Κεφάλαιο δίνονται τα αποτελέσματα επιλεγμένων δοκιμών ανθεκτικότητας, στις οποίες υπεβλήθησαν μείγματα ΑΣΚ και ομόλογα μείγματα ΚΠΑΣΣ. Οι εν λόγω δοκιμές είναι: η δοκιμή υδατοπερατότητας, η δοκιμή αντίστασης σε επιφανειακή φθορά, η δοκιμή αντίστασης έναντι διείσδυσης χλωριόντων και η δοκιμή κύκλων ψύξης απόψυξης. Ακόμη, προσδιορίστηκαν οι παραμορφώσεις λόγω συστολής ξήρανσης και ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, ιδιότητες οι οποίες σχετίζονται με την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. Κεφάλαιο 8ο Στο προτελευταίο Κεφάλαιο περιγράφονται οι δοκιμές πεδίου, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε μονάδα παραγωγής ετοίμου σκυροδέματος. Κατά τη διάρκεια αυτών, κατέστη δυνατό να παραχθεί επιτυχώς ΑΣΚ σε πραγματικές βιομηχανικές συνθήκες, ενώ σκυροδετήθηκε, μέσω άντλησης, τοιχίο ύψους 3.7 m. Κατά τη σκυροδέτηση του τοιχίου και για αρκετές ώρες μετά την ολοκλήρωσή της, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των πλευρικών πιέσεων που ασκήθηκαν στον ξυλότυπο από το νωπό ΑΣΚ. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αντίστοιχα που προέκυψαν από τη σκυροδέτηση τοιχίου ιδίων διαστάσεων με το τοιχίο από ΑΣΚ, το οποίο σκυροδετήθηκε με ΚΠΑΣΣ. Κεφάλαιο 9ο Στο τελευταίο Κεφάλαιο συνοψίζονται τα βασικότερα συμπεράσματα της Διδακτορικής αυτής Διατριβής, ενώ επισημαίνονται οι, κατά την κρίση του συγγραφέα, σημαντικότερες προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. viii

10 PATRAS UNIVESITY POLYTECHNIC SCHOOL CIVIL ENGINEERING DEPARTMENT STRUCTURAL MATERIALS LAB PUMICE AGGREGATE SELF COMPACTING CONCRETE (PASCC) PhD thesis Michael Ι. Kaffetzakis Civil Engineer MSc PATRAS 214 ix

11 PUMICE AGGREGATE SELF COMPACTING CONCRETE (PASCC) In this study an extended investigation of PASCC properties is conducted. The main scope was to produce structural PASCC mixtures, by proposing a mix design methodology applicable for every type of Lightweight Aggregate SelfCompacting Concrete (SCC). Moreover, there has been an attempt to investigate fields where the available knowledge for LWASCC is limited, such as the steelpascc bond characteristics, the response of reinforced PASCC elements under reversed bending and shear actions, the formwork pressure development during and after PASCC casting and selected PASCC durability characteristics. The majority of LWASCCrelated studies use artificial lightweight aggregates (LWAs), mainly expanded clay. A very limited number of studies employ natural LWAs, namely pumice. The proposed mix design methodology determines the constituent materials proportions based on their optimum packing, and it targets on: (i) the minimization of the voids volume associated to the packing of the coarse aggregate fractions (4 mm 16 mm); (ii) the maximization of the packing density of the cementitious materials in the paste; (iii) the minimization of the watertocementitious materials (w/cm) ratio in the mortar; and (iv) the optimization of selected measurable workability features of the produced LWASCC mixtures. Points (ii) and (iii) are achieved using the wet packing method in the cementitious paste and mortar phases, along with standard consistency tests (i.e. slump of the cementitious paste and slump and Vfunnel of the mortar). The final mixture proportions are attained by determining the optimum mortartoaggregates packing voids ratio. The above procedure produces interesting results which indicate that: i) for each solids proportioning combination, the difference between maximum packing points (MPP) 1 and optimum packing points (OPP) 2 is very pronounced for the phases of cement paste and mortar, ii) the addition of filler blends leads to higher packing and higher compressive strengths, iii) in the case of mortar mixtures, mini Vfunnel test is crucial for the determination of the appropriate rheology, iv) the proposed methodology is based on the 1 2 Maximum solid concentration. Maximum solid concentration for specific selfcompactness criteria. x

12 statistical processing of a large number of PASCC mixtures minimizing the steps needed for the optimum design of LWASCC. The main disadvantages of PASCC are related to its low tensile strength and its brittle fracture. In this study, the above disadvantages were mitigated by substituting pumice sand with normalweight one and by adding fibers in PASCC mixtures, respectively. The results indicate that the substitution of pumice sand with normalweight one leads to improved selfcompacting characteristics and mechanical features. Specifically, the modulus of elasticity was increased by 42% (from 12 GPa to 17 GPa) and the splitting tensile strength by up to 5% (from 2.2 MPa to 3.3 MPa). The steel fiber addition (3 mm long, ℓ/d = 38) improved the energy absorption by up to 125% and the bending and splitting tensile strengths by up to 7% and 78%, respectively. Compressive strength and modulus of elasticity remained practically unaffected, which indicates the achievement of a homogeneous distribution of fibers. As far as the steeltopascc bond is concerned, direct pullout and beam pullout tests were conducted. The results were also compared with identical specimens cast with Normal Weight SCC (NWSCC). The results indicate that the majority of the direct pullout PASCC specimens failed due to splitting with the average maximum normalized bond stress (bond stress divided by the square root of compressive strength τ*max) being 37% lower when compared to NWSCC. Maximum slippage of PASCC specimens was also lower than that of NWSCC specimens. τ*max increased for increasing concrete density. Confinement conditions in steelreinforced beam specimens led to pullout failure for all PASCC specimens. τ*max and maximum slippage values for PASCC were comparable to those for NWSCC. For all type of specimens, τ*max decreased for increasing bond length. For both lightweight and normalweight SCC, increase in rebar diameter led to a decrease in τ*max for direct pullout specimens, while the opposite was observed for beam specimens. An experimental program was carried out in order to evaluate the response of PASCC flexural members (namely, beams and columns) under both shear and flexure in regards to counterpart specimens cast with NWSCC. Tests were carried out on: (i) nearly fullscale, seismically detailed, RC columns subjected to cyclic uniaxial flexure under constant axial load (corresponding to 15% of the member s compressive strength) and (ii) 2 m long RC beams subjected to either monotonic or cyclic fourpoint bending and monotonic shear (for xi

13 this type of loading specimens deficiently designed for shear were used). The findings of the experimental investigation showed that the two concrete types are capable to produce comparable results in terms of ultimate strength and energy dissipation. Denser cracking patterns were developed on PASCC specimens subjected to bending. Larger crack widths and chord rotations at the columns base were evidenced for NWSCC specimens compared to PASCC ones. Beams with no shear reinforcement exhibited comparable normalized shear strengths (shear strength divided by the square root of compressive strength) for the two concrete types, while NWSCC specimens experienced higher percentile load drop at shear failure and larger crack widths. The experimental results were in agreement with analytically calculated values for all tests, with a maximum deviation of 14%. Selected durability tests were also conducted for PASCC and NWSCC mixtures. These tests included: water permeability, resistance against chloride ion penetration, surface abrasion resistance and freezethaw cycles resistance. In addition, drying shrinkage and thermal conductivity were measured since the above properties are closely related to certain durability characteristics of concrete. The results indicate that PASCC performed better, compared to NWSCC, in terms of chloride ion penetration, early drying shrinkage and freezethaw cycles resistance. The measured thermal conductivity for PASCC was much lower than that of NWSCC. Tests that are directly related to aggregates strength (surface abrasion resistance) and porosity (water permeability) produced inferior results for PASCC compared to NWSCC. The improved quality of the transition zone for PASCC was observed by investigating it s microstructure with scanning electron microscopy. This study was completed by a realscale production of PASCC at a readymix concrete plant. The aim of this campaign was to conduct a comparative field evaluation of the pressure exerted by: (i) PASCC and (ii) NWSCC on the formwork of a 3.7 m tall, 2 m long and.3 m thick wall element. The walls were cast through pumping and the developed pressure on the formworks was measured at different wall heights through time using flushmounted pressure sensors. The lateral pressure on the formwork was measured. Additional PASCC production parameters were evaluated in comparison to those of NWSCC, such as pumpability, segregation resistance, workability retention and formwork pressure decay. Results indicate that contrary to NWSCC PASCC remains practically unaffected by the pumping process. The results indicate that maximum pressure approached hydrostatic pressure due to the high casting rate for both mixtures (1 m/h). The NWSCC wall formwork exhibited approximately 43% higher pressure values at the xii

14 same height from the wall s base compared to the PASCC one. Maximum pressure was measured 58 kpa and 4.8 kpa for NWSCC and PASCC specimens, respectively. This result indicates a direct relation between formwork pressure and concrete fresh density, since the fresh density of NWSCC (226 kg/m3) was by 42% larger than the one of PASCC (159 kg/m3). Moreover, pressure decay was more pronounced for the NWSCC wall; this was associated to workability loss after pumping, which was faster and more prominent for NWSCC than for PASCC. However, the addition of a setting accelerating agent to the PASCC mix resulted in pressure measurements comparable to the ones of the NWSCC wall 1 hours after casting. Pressure profiles over height were linear at the end of the casting procedure (t=12min). Workability loss for NWSCC led to rapid pressure decay and inferior concrete surface after demoulding. Nondestructive tests (Shmidt hammer and ultrasonic pulse velocity tests) indicated that the PASCC s mechanical properties were more homogeneous along height, when compared to NWSCC. The heightwise deviation for the above tests was less than 1% for the PASCC wall and about 7% for the NWSCC one. xiii

15 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΚΟΠΟΣ ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ΑΣΣ) ΕΛΑΦΡΟΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ΕΣ) ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΕΛΑΦΡΟΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ΑΣΕΣ) ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΚΙΣΣΗΡΟΔΕΜΑ (ΑΣΚ) ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΕΛΑΦΡΟΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ΑΣΕΣ): ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΣΤΑΘΜΙΣΗ (STATEoftheART) ΣΚΟΠΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΣΧΕΤΙΖΟΜΕΝΟΙ ΜΕ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΑΣΕΣ ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΚΙΣΣΗΡΟΔΕΜΑ (ΑΣΚ) ΜΕΛΕΤΕΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΣΕΣ ΑΣΕΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΚΙΣΣΗΡΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΣΕΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΑΝΤΛΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΑΣΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΡΕΥΝΩΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΕΙΔΙΚΗΣ ΘΛΙΠΤΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΣΕΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΕΘΟΔΟΥ ΒΕΛΤΙΣΤΗΣ ΣΤΟΙΒΑΞΗΣ (OPTIMUM PACKING METHOD) ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΣΕΣ ΣΚΟΠΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Βέλτιστος σχεδιασμός ΚΠΑΣΣ Θεωρητικό υπόβαθρο πυκνότητας στοίβαξης συστημάτων σωματιδίων Μεθοδολογίες προσδιορισμού πυκνότητας στοίβαξης ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣ ΒΕΛΤΙΣΤΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΣΤΟΙΒΑΞΗΣ (OPTIMUM PACKING POINT OPP) Συστατικά υλικά μειγμάτων ΑΣΚ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΣΤΟΙΒΑΞΗΣ ΤΣΙΜΕΝΤΟΠΟΛΤΟΥ Αποτελέσματα δοκιμών επί νωπού τσιμεντοπολτού Αποτελέσματα μηχανικών ιδιοτήτων τσιμεντοπολτών Σχολιασμός αποτελεσμάτων μειγμάτων τσιμεντοπολτών Συμπεράσματα μειγμάτων τσιμεντοπολτών ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ ΣΤΟΙΒΑΞΗΣ ΚΟΝΙΑΜΑΤΩΝ ΑΣΚ xiv

16 Αποτελέσματα δοκιμών επί νωπών κονιαμάτων Αποτελέσματα μηχανικών ιδιοτήτων κονιαμάτων ΤΕΛΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΒΕΛΤΙΣΤΩΝ ΑΝΑΛΟΓΙΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΑΣΚ Αποτελέσματα δοκιμών επί νωπών μειγμάτων ΑΣΚ Αποτελέσματα μηχανικών ιδιοτήτων μειγμάτων ΑΣΚ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΣΚ ΚΑΙ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΣΕΣ ΣΚΟΠΟΣ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΑ ΜΕ ΑΚΠ Εισαγωγή Παραγωγή μειγμάτων ΑΣΚ με ΑΚΠ Δοκιμές εκτίμησης χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης Αποτελέσματα μηχανικών δοκιμών Σχολιασμός αποτελεσμάτων ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΙΝΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΑΣΚ Εισαγωγή Παραγωγή μειγμάτων ΙΑΣΚ Αποτελέσματα μηχανικών δοκιμών Σχολιασμός αποτελεσμάτων ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΣΕΣ Εισαγωγή Διαδικασία μελέτης σύνθεσης Εκτίμηση παραμέτρων Model Code ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΑΣΚ ΧΑΛΥΒΑ ΣΚΟΠΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΥΝΑΦΕΙΑ ΑΣΣ ΧΑΛΥΒΑ ΣΥΝΑΦΕΙΑ ΑΣΕΣ ΧΑΛΥΒΑ ΔΟΚΙΜΕΣ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΧΑΛΥΒΑ ΑΣΚ Χρησιμοποιούμενα υλικά και αναλογίες Δοκιμές εξόλκευσης και πειραματικές διατάξεις Αποτελέσματα δοκιμών άμεσης εξόλκευσης Επιρροή μήκους αγκύρωσης Επιρροή διαμέτρου ράβδου xv

17 Επιρροή της αύξησης της πυκνότητας αντικατάστασης της κίσσηρης Αποτελέσματα δοκιμών εξόλκευσης λόγω κάμψης Επιρροή μήκους αγκύρωσης Επιρροή διαμέτρου ράβδου Επιρροή της αύξησης της πυκνότητας αντικατάστασης της κίσσηρης ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΑΛΛΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΤΑΣΗΣ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΑΣΚ ΚΑΙ ΚΠΑΣΣ ΥΠΟ ΚΑΜΨΗ ΚΑΙ ΔΙΑΤΜΗΣΗ ΣΚΟΠΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΑΣΚ ΚΑΙ ΚΠΑΣΣ Χρησιμοποιούμενα μείγματα Περιγραφή δοκιμίων Διαδικασία παραγωγής Προετοιμασία δοκιμίων Σκυροδέτηση δοκιμίων Πειραματικές διατάξεις Υποστυλώματα Δοκοί ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αποτελέσματα υποστυλωμάτων Αποτελέσματα δοκών τύπου Κ Αποτελέσματα δοκών τύπου Δ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕ ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΛΛΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΣΚ ΣΚΟΠΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΟΚΙΜΕΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΜΕΙΓΜΑΤΩΝ ΑΣΚ ΚΑΙ ΑΣΣ Δοκιμή υδατοπερατότητας Αποτελέσματα δοκιμής υδατοπερατότητας Δοκιμή αντίστασης σε επιφανειακή φθορά Αποτελέσματα δοκιμής αντίστασης σε επιφανειακή φθορά Δοκιμή αντίστασης σε διείσδυση χλωριόντων xvi

18 Αποτελέσματα δοκιμής αντίστασης σε διαπερατότητα χλωριόντων Δοκιμή κύκλων ψύξης απόψυξης Αποτελέσματα δοκιμής κύκλων ψύξης απόψυξης Προσδιορισμός συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ Αποτελέσματα τιμών συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ Μετρήσεις συστολής ξήρανσης Αποτελέσματα μετρήσεων συστολής ξήρανσης ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΣΑΡΩΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΑΣΚ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΔΙΟΥ ΣΚΟΠΟΣ ΠΙΕΣΕΙΣ ΞΥΛΟΤΥΠΩΝ Παράγοντες που επηρεάζουν τις πιέσεις σε κατακόρυφους ξυλοτύπους Ιδιότητες των υλικών Ρεολογία μείγματος Συνθήκες σκυροδέτησης Χαρακτηριστικά ξυλοτύπων Προσεγγιστικά μοντέλα υπολογισμού πλευρικών πιέσεων και κανονισμοί Πλευρικές πιέσεις ξυλοτύπων και ΑΣΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΔΙΟΥ Χρησιμοποιούμενα υλικά και αναλογίες Στάδια κατασκευής τοιχωμάτων ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ Αποτελέσματα δοκιμών νωπών μειγμάτων ΑΣΚ και ΑΣΣ Οπτική παρατήρηση Δοκιμές μη καταστρεπτικού ελέγχου ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΑΣΚ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΚΠΑΣΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΕΡΕΥΝΑ ΣΚΟΠΟΣ ΣΥΜΒΟΛΗ ΠΑΡΟΥΣΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΣΕΣ και ΑΣΚ Προτεινόμενη μεθοδολογία σχεδιασμού σύνθεσης ΑΣΕΣ ΑΣΚ με ΑΚΠ Ινοπλισμένο ΑΣΚ xvii

19 Συνάφεια χάλυβα ΑΣΚ Απόκριση στοιχείων οπλισμένου ΑΣΚ Ανθεκτικότητα ΑΣΚ Δοκιμές πεδίου ΑΣΚ και πιέσεις ξυλοτύπων ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΕΡΕΥΝΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α ΠΙΝΑΚΕΣ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΜΕΙΓΜΑΤΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ Πίνακας Α.3 Σύνθεση μιγμάτων σκυροδέματος [kg/m3] (Mechtcherine et al., 21) Πίνακας Α.4 Ιδιότητες των ινών που χρησιμοποιήθηκαν (Mechtcherine et al., 21) Πίνακας Α.5 Αναλογίες των μιγμάτων (Choi et al., 24) Πίνακας Α.8 Αναλογίες μιγμάτων σκυροδέματος (Hwang et al., 25) Πίνακας Α.9 Αναλογίες μιγμάτων σκυροδέματος (Lo et al., 26) Πίνακας A.29 Αναλογίες των υλικών για τις δοκιμές (Yao et al., 26) ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΡΕΟΛΟΓΙΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ Πίνακας Β.3 Eξάπλωση μιγμάτων ΑΣΕΣ και ΑΣΣ (Lo et al., 26) ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Δ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΩΝ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ε )ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΚΑΜΠΤΟΜΕΝΩΝ ΜΕΛΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΝΑΚΥΚΛΙΣΗ )ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΓΩΝΙΑΣ ΣΤΡΟΦΗΣ ΧΟΡΔΗΣ xviii

20 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2.1 Αναφερόμενα συστατικά υλικά και ιδιότητες μειγμάτων ΑΣΕΣ διαφόρων ερευνών 3538 Πίνακας 3.1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες του τσιμέντου και των ορυκτών προσθέτων 61 Πίνακας 3.2 Φυσικές ιδιότητες αδρανών 63 Πίνακας 3.3 Αναλογίες συστατικών βέλτιστων μειγμάτων τσιμεντοπολτών 65 Πίνακας 3.4 Αποτελέσματα νωπών ιδιοτήτων για τα βέλτιστα μείγματα τσιμεντοπολτών. 72 Πίνακας 3.5 Αποτελέσματα μηχανικών ιδιοτήτων για βέλτιστα μείγματα τσιμεντοπολτών.73 Πίνακας 3.6 Αναλογίες συστατικών βέλτιστων μειγμάτων κονιαμάτων. 8 Πίνακας 3.7 Αποτελέσματα νωπών ιδιοτήτων για τα βέλτιστα μείγματα κονιαμάτων. 81 Πίνακας 3.8 Αποτελέσματα μηχανικών ιδιοτήτων για τα βέλτιστα μείγματα κονιαμάτων. 84 Πίνακας 3.9 Συστατικά διερευνηθέντων μειγμάτων ΑΣΚ (kg/m3). 9 Πίνακας3.1Αποτελέσματα δοκιμών προσδιορισμού χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης και μετρηθείσες θερμοκρασίες περιβάλλοντος και σκυροδέματος. 94 Πίνακας 3.11 Αποτελέσματα μηχανικών ιδιοτήτων μειγμάτων ΑΣΚ και μετρούμενες πυκνότητες. 98 Πίνακας 3.12 Σύγκριση αναλογιών συστατικών μειγμάτων με και χωρίς την εφαρμογή της μεθοδολογίας βέλτιστης στοίβαξης. 11 Πίνακας 3.13 Κύρια σημεία διαφορών βέλτιστων μειγμάτων με και χωρίς την εφαρμογή της μεθοδολογίας βέλτιστης στοίβαξης. 12 Πίνακας 4.1 Συστατικά σειράς μειγμάτων αντικατάστασης άμμου κίσσηρης με συμβατική άμμο. 17 Πίνακας 4.2 Αποτελέσματα ρεολογικών δοκιμών και μετρηθείσες θερμοκρασίες περιβάλλοντος και σκυροδέματος. 19 Πίνακας 4.3 Αποτελέσματα μηχανικών αντοχών και πυκνοτήτων μειγμάτων ΑΣΚ με αντικατάσταση της άμμου κίσσηρης με συμβατική. 116 Πίνακας 4.4 Συστατικά μειγμάτων ινοπλισμένου ΑΣΚ. 121 Πίνακας 4.5 Αποτελέσματα ρεολογικών δοκιμών μειγμάτων ινοπλισμένου ΑΣΚ. 122 Πίνακας 4.6 Αποτελέσματα μηχανικών αντοχών και πυκνοτήτων μειγμάτων ινοπλισμένου ΑΣΚ. 126 xix

21 Πίνακας 4.7 Αποτελέσματα δοκιμών κάμψης πρισματικών δοκιμίων ινοπλισμένου ΑΣΚ. 128 Πίνακας 5.1 Συστατικά διερευνηθέντων μειγμάτων ΑΣΚ και ΑΣΣ. 15 Πίνακας 5.2 Αποτελέσματα δοκιμών προσδιορισμού χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης διερευνηθέντων μειγμάτων ΑΣΚ και ΑΣΣ. 15 Πίνακας 5.3 Αποτελέσματα μηχανικών δοκιμών διερευνηθέντων μειγμάτων ΑΣΚ και ΑΣΣ. 151 Πίνακας 5.4 Διαστάσεις των δοκιμίων τύπου δοκού. 153 Πίνακας 5.5 Αποτελέσματα δοκιμών άμεσης εξόλκευσης. 158 Πίνακας 5.6 Τιμή β για τους τύπους των δοκιμίων. 166 Πίνακας 5.7 Αποτελέσματα δοκιμών εξόλκευσης λόγω κάμψης. 167 Πίνακας 5.8 Σύγκριση πειραματικών τιμών μέγιστης τάσης συνάφειας με εκτιμήσεις εμπειρικών εξισώσεων για δοκίμια άμεσης εξόλκευσης. 177 Πίνακας 5.9 Σύγκριση πειραματικών τιμών μέγιστης τάσης συνάφειας με εκτιμήσεις εμπειρικών εξισώσεων για δοκούς εξόλκευσης. 178 Πίνακας 6.1 Συστατικά μειγμάτων ΑΣΚ και ΑΣΣ. 184 Πίνακας 6.2 Αποτελέσματα μηχανικών αντοχών μειγμάτων ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. 189 Πίνακας 6.3 Αποτελέσματα φορτίων και μετακινήσεων για όλα τα δοκίμια ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. 194 Πίνακας 6.4 Αποτελέσματα φορτίων και μετακινήσεων για όλα τα δοκίμια ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. 195 Πίνακας 6.5 Αποτελέσματα φορτίων και μετακινήσεων για όλα τα δοκίμια ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. 199 Πίνακας 6.6 Αποτελέσματα φορτίων και μετακινήσεων για όλα τα δοκίμια ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. 23 Πίνακας 6.7 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών τιμών ροπής αντοχής για τα καμπτόμενα μέλη δοκών και υποστυλωμάτων. 27 Πίνακας 7.1 Αποτελέσματα δοκιμής υδατοπερατότητας. 214 Πίνακας 7.2 Αποτελέσματα δοκιμής αντίστασης σε επιφανειακή φθορά. 216 Πίνακας 7.3 Αποτελέσματα δοκιμής RCPT για όλα τα μείγματα. 219 Πίνακας 7.4 Μετρηθείσες τιμές συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας για όλα τα μείγματα. 225 Πίνακας 8.1 Συστατικά μειγμάτων ΑΣΚ και ΑΣΣ. Πίνακας 8.2 Αποτελέσματα δοκιμών προσδιορισμού των 253 χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης μειγμάτων ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. Πίνακας 8.3 Ανάλυση κόστους συστατικών μειγμάτων ΑΣΚ και ΚΠΑΣΣ. xx

22 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1.1 Εφαρμογές ΑΣΣ έτοιμου σκυροδέματος: α) στατιστικά στοιχεία Ermco 212 και β) όγκοι παραγωγής στην Ιαπωνία (Nagataki et al, 21). 3 Σχήμα 2.1 Αριθμός ερευνών ΑΣΕΣ ανά έτος από το 1999 έως σήμερα. 11 Σχήμα 2.2 (α) Χοάνη σχήματος V (β) δοκιμή ρευστότητας (Yanai et al., 1999). 14 Σχήμα 2.3 Δοκιμή κάμψης δοκού σκυροδέματος: κατασκευαστική διάταξη πειράματος (αριστερά), μετρούμενη σχέση φορτίουβύθισης στο μέσον του ανοίγματος (δεξιά) (Mechtcherine et al., 21). 15 Σχήμα 2.4 Συγκριτικά αποτελέσματα των μηχανικών ιδιοτήτων για όλα τα μείγματα (Bogas et al., 212). 21 Σχήμα 2.5 α) Καθ ύψος μεταβολή της θλιπτικής αντοχής και β) σύγκρισή της με την αντίστοιχη από κυβικά δοκίμια (Ranjbar et al., 211). 3 Σχήμα 2.6 Υδαταπορροφητικότητα αδρανών (% κ.β.) υπό αυξανόμενη πίεση (Haist et al., 23). 31 Σχήμα 2.7 Κλειστό κύκλωμα σωληνώσεων άντλησης σκυροδέματος (Haist et al., 23) 32 Σχήμα 2.8 Μεταβολή αποτελεσμάτων (α) δοκιμής εξάπλωσης (β) Τ5 (γ) Vfunnel για αυξανόμενο χρόνο άντλησης (Haist et al., 23) Σχήμα 2.9 Λόγος νερού προς τσιμέντο κατά τις τέσσερις φάσεις (Hela et al., 25). Σχήμα Ραβδόγραμμα συχνοτήτων ανάλογα με το είδος του χρησιμοποιούμενου αδρανούς. 39 Σχήμα 2.11 Ραβδόγραμμα συχνοτήτων ανάλογα με το είδος των χρησιμοποιούμενων πληρωτικών παιπαλών. Σχήμα 2.12 Ραβδόγραμμα συχνοτήτων κλάσεων εξάπλωσης μειγμάτων και αντίστοιχες κλάσεις κατά EN Σχήμα 2.13 Ραβδόγραμμα συχνοτήτων κλάσεων θλιπτικής αντοχής 28 ημερών. 42 Σχήμα 2.14 Διάγραμμα ειδικής θλιπτικής αντοχής Ν/ΤΥ συναρτήσει κλάσεων πυκνοτήτων. 43 Σχήμα 2.15 Διάγραμμα συσχέτισης ειδικής θλιπτικής αντοχής Ν/ΤΥ και ποσότητας ΤΥ, συνυπολογίζοντας το βαθμό ενεργότητάς τους, για όλα τα μείγματα των αναφερόμενων ερευνών ΑΣΕΣ. xxi 43

23 Σχήμα 2.16 Διαγράμματα συσχέτισης πειραματικών και αναλυτικών τιμών θλιπτικής αντοχής συναρτήσει του λόγου Ν/ΤΥ για τις περιπτώσεις: α) των βέλτιστων μειγμάτων, β) του συνόλου των μειγμάτων, γ) των μειγμάτων με αδρανή διογκωμένου σχιστόλιθου και δ)των μειγμάτων με αδρανή κίσσηρης. 45 Σχήμα 2.17 Διάγραμμα συσχέτισης πειραματικών και αναλυτικών τιμών ειδικής θλιπτικής αντοχής. 46 Σχήμα 3.1 Προβλήματα στοίβαξης σε: (α) δύο και (β) τρεις διαστάσεις (Baram and Herrmann, 23). 49 Σχήμα 3.2 (α) Τετραεδρική, (β) κυβική και γ) οκταεδρική στοίβαξη σφαιρών (Baram and Herrmann, 24). 5 Σχήμα 3.3 Επίλυση προβλήματος στοίβαξης με χρήση πεπερασμένων στοιχείων κατάλληλης μορφής για τη προσομοίωση των αδρανών (He et al., 29). 5 Σχήμα 3.4 Φαινόμενα αποδιοργάνωσης (loosening effect) και επίδραση τοίχου (wall effect) που επηρεάζουν την πυκνότητα στοίβαξης (De Larrard, 1999). Σχήμα Τυπικές καμπύλες συνολικών κενών u και συγκέντρωσης στερεών φ συναρτήσει του ογκομετρικού λόγου νερού προς τσιμεντοειδή υλικά Vw/Vcm. Σχήμα Δοκιμές εργασιμότητας για τσιμεντοπολτό και κονιάματα. α) δοκιμή εξάπλωσης (mini slump flow) και β) δοκιμή mini Vfunnel. Σχήμα Σχηματική απεικόνιση του πλεονάζοντος τσιμεντοπολτού μεταξύ των αδρανών. 6 Σχήμα 3.8 Κοκκομετρική ανάλυση των χρησιμοποιούμενων παιπαλών. 62 Σχήμα 3.9 Κοκκομετρική ανάλυση των χρησιμοποιούμενων αδρανών υλικών. 63 Σχήμα 3.1 Διαγράμματα u Vw /Vcm τσιμεντοπολτών χωρίς προσθήκη παιπάλης για μεταβαλλόμενη ποσότητα SP. 67 Σχήμα 3.11 διαγράμματα u Vw /Vcm τσιμεντοπολτών με προσθήκη μεμονωμένης παιπάλης ΤΜΠ: ασβεστολιθικές παιπάλες α) LF12, β) LF1 και γ) πυριτική παιπάλη SF. 69 Σχήμα 3.12 διαγράμματα u Vw /Vcm τσιμεντοπολτών με προσθήκη πολλαπλών παιπαλών ΤΣΠ: α) LF12 και LF1 και β) LF12 και SF. 71 Σχήμα 3.13 Μεταβολή της κανονικοποιημένης (ως προς την τιμή του CEM1.5%SP) εφελκυστικής και θλιπτικής αντοχής για τη σειρά μειγμάτων ΤΜΠ. xxii 74

24 Σχήμα 3.14 Διάγραμμα ροής για τη διαδικασία βέλτιστου σχεδιασμού τσιμεντοπολτού. 78 Σχήμα 3.15 Συγκέντρωση στερεών συναρτήσει των αναλογιών άμμου και SP σε κονιάματα: α) Κ1_ΧΥ SP και β) Κ2_ΧΥ SP. 82 Σχήμα 3.16 Συγκέντρωση στερεών στα σημεία OPP για όλα τα κονιάματα συναρτήσει των αποτελεσμάτων των δοκιμών α) εξάπλωσης (mini slumpflow και β) mini Vfunnel. 83 Σχήμα 3.17 Συσχέτιση α) θλιπτικής και β) εφελκυστικής αντοχής όλων των ελαφροκονιαμάτων με τη συγκέντρωση στερεών. Σχήμα 3.18 Διάγραμμα ροής για τη διαδικασία βέλτιστου σχεδιασμού κονιάματος Σχήμα 3.19 Διάγραμμα μεταβολής φαινόμενης πυκνότητας και ποσοστού κενών, συναρτήσει της αναλογίας χονδρόκοκκων προς λεπτόκοκκα αδρανή (Χ/Λ). 89 Σχήμα 3.2 Ανάπτυξη θλιπτικής αντοχής συναρτήσει του χρόνου για μείγματα α)lf και β)sf. 98 Σχήμα 4.1 Κοκκομετρική ανάλυση τσιμέντου, χρησιμοποιούμενων παιπαλών και αδρανών. 17 Σχήμα 4.2 Αποτελέσματα δοκιμών χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης σειράς μειγμάτων LF: α) εξάπλωση, β) χρόνος ροής από τη δοκιμή Vfunnel, γ) βαθμός διαπερατότητας δοκιμής Lbox και δ) παρεμποδισμένη εξάπλωση με Jring. 112 Σχήμα 4.3 Τυπικά διαγράμματα τάσης παραμόρφωσης τα μείγματα LF_1, LF1_, SF_1, SF1_, LF_NW και SF_NW. 115 Σχήμα 4.4 Αποτελέσματα μηχανικών αντοχών σειράς μειγμάτων LF: α) θλιπτική και εφελκυστική αντοχή 28 ημερών και β) μέτρο ελαστικότητας 28 ημερών. 116 Σχήμα 4.5 Μεταβολή της εξάπλωσης ΑΣΕΣ για αυξανόμενο ογκομετρικό ποσοστό ινών υάλου, πολυπροπυλενίου και χάλυβα (Mechtcherine et al., 24). 119 Σχήμα 4.6 Μεταβολή των ρεολογικών χαρακτηριστικών με την προσθήκη ινών πολυπροπυλενίου σε μείγματα ΑΣΕΣ (Mazaheripour et al., 211). 12 Σχήμα 4.7 Καμπύλες φορτίου μετακίνησης στο μέσο δ για τα μείγματα: α) LF_Χ6/6, β) LF_Χ3/38, γ) LF_Π5/5, δ) LF_Π25/25, ε) LFΑΚΠ_Χ3/38 και στ) SFΑΚΠ_Χ3/ Σχήμα 4.8 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών κανονικοποιημένων τιμών τσιμεντοειδών υλικών (CM*) για όλα τα μείγματα ΑΣK. xxiii 134

25 Σχήμα 4.9 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών τιμών όγκου ελαφρών αδρανών (Vla) για όλα τα μείγματα ΑΣK. 134 Σχήμα 4.1 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών τιμών λόγου ενεργού νερού προς τσιμεντοειδή υλικά (Weff/CM) για όλα τα μείγματα ΑΣK. 135 Σχήμα 4.11 Διάγραμμα ροής προτεινόμενης διαδικασίας σχεδιασμού σύνθεσης ΑΣΕΣ.173 Σχήμα 4.12 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών τιμών μέτρου ελαστικότητας (Εlc) για όλα τα μείγματα ΑΣΚ. 139 Σχήμα 4.13 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών τιμών μέτρου ελαστικότητας (Εlc) για τις διαθέσιμες από τη διεθνή βιβλιογραφία τιμές. 139 Σχήμα 5.1 Καταστατικός νόμος της τοπικής συνάφειας ολίσθησης (fib bulletin 1, 2). 143 Σχήμα 5.2 α) χημική πρόσφυση, τριβή και τοπική θλίψη (όχι ταυτόχρονη δράση), β) εγκάρσιες ρωγμές και ρωγμές διάρρηξης και γ) λεπτομέρεια εγκάρσιας ρηγμάτωσης (Γιαννόπουλος, 26). Σχήμα 5.3 Δράση βλήτρου νευρώσεων (Tepfers, 1979) Σχήμα 5.4 Μορφή αστοχίας της συνάφειας (α) εξόλκευση (β) απόσχιση προκαλούμενη από την εξόλκευση σε συνδυασμό με διατμητική αστοχία του σκυροδέματος κάτω από τις νευρώσεις και (γ) απόσχιση σε συνδυασμό με ολίσθηση στα μέτωπα των νευρώσεων (Cairns 1992, Andreasen 1992). Σχήμα 5.5 Τυπική μορφή αστοχίας 145 δοκιμίου ΑΣΣ λόγω διάρρηξης και αντίστοιχο διάγραμμα (Zhu et al., 24). 146 Σχήμα 5.6 α) Τυπική μορφή αστοχίας δοκιμίου ΑΣEΣ λόγω διάρρηξης, β) αντίστοιχο διάγραμμα φορτίου ολίσθησης και γ) διαστάσεις δοκιμίου (Lachemi et al., 28). 148 Σχήμα 5.7 α) Τυπική μορφή αστοχίας δοκιμίου ΑΣEΣ λόγω διάρρηξης, β) διαστάσεις δοκιμίου και γ) διάγραμμα τάσης ολίσθησης (Wu et al., 213). 149 Σχήμα 5.8 Διαστάσεις των δοκιμίων άμεσης εξόλκευσης. 152 Σχήμα 5.9 Γεωμετρία των δοκών εξόλκευσης. 153 Σχήμα 5.1 Λεπτομέρειες οπλισμών για δοκίμια τύπου δοκού α) Χ_12_1 και β) Χ_16_ Σχήμα 5.11 Ενδεικτικό διάγραμμα τάσης παραμόρφωσης. 155 Σχήμα 5.12 Διαγράμματα τάσης ολίσθησης δοκιμίων άμεσης εξόλκευσης ΑΣΚ με άμμο κίσσηρης. 159 xxiv

26 Σχήμα 5.13 Διαγράμματα τάσης ολίσθησης δοκιμίων άμεσης εξόλκευσης από ΑΣΚ με ΑΚΠ. 16 Σχήμα 5.14 Διαγράμματα τάσης ολίσθησης δοκιμίων άμεσης εξόλκευσης από κανονικής πυκνότητας ΑΣΣ. 161 Σχήμα 5.15 Ραβδογράμματα μέγιστης κανονικοποιημένης τάσης συνάφειας για όλα τα δοκίμια. 163 Σχήμα 5.16 Συγκεντρωτικό διάγραμμα κανονικοποιημένης τάσης συνάφειας ολίσθησης για όλες τις ομάδες δοκιμίων άμεσης εξόλκευσης. 165 Σχήμα 5.17 Διαγράμματα τάσης ολίσθησης δοκιμίων τύπου δοκού από ΑΣΚ με άμμο κίσσηρης. 168 Σχήμα 5.18 Διαγράμματα τάσης ολίσθησης δοκιμίων τύπου δοκού από κανονικής πυκνότητας ΑΣΣ. 169 Σχήμα 5.19 Ραβδογράμματα κανονικοποιημένης μέγιστης τάσης συνάφειας για δοκίμια τύπου δοκού. 172 Σχήμα 5.2 Συγκεντρωτικό διάγραμμα κανονικοποιημένης τάσης συνάφειας ολίσθησης για όλες τις ομάδες δοκιμίων τύπου δοκού. 172 Σχήμα 5.21 Συγκριτικά ραβδογράμματα κανονικοποιημένης μέγιστης τάσης συνάφειας για δοκίμια άμεσης εξόλκευσης και δοκίμια τύπου δοκού. 174 Σχήμα 5.22 Σύγκριση πειραματικών τιμών μέγιστης τάσης συνάφειας με αντίστοιχες τιμές εξαγόμενες από τις εμπειρικές εξισώσεις των: Oragun et al., Chapman and Shah, Al Jahdali et al. και Nejadi et al. 177 Σχήμα 5.23 Σύγκριση πειραματικών τιμών τ*max δοκών εξόλκευσης με εκτίμηση εξίσωσης (5.6) για: α) παρούσα έρευνα και β) έρευνες ΑΣΣ διεθνούς βιβλιογραφίας. 179 Σχήμα 6.1 α) διαστάσεις και οπλισμός υποστυλωμάτων, β) διαστάσεις δοκών, γ) οπλισμός δοκών σε κάμψη και δ) οπλισμός δοκών σε διάτμηση. 186 Σχήμα 6.2 Ενδεικτικό διάγραμμα τάσης παραμόρφωσης. 187 Σχήμα 6.3 Ενδεικτικό διάγραμμα χρονοϊστορίας φόρτισης. 191 Σχήμα 6.4 Βρόγχοι υστέρησης οριζόντιου φορτίου σχετικής μετακίνησης για τα υποστυλώματα από: α) ΚΠΑΣΣ και β) SF1_. 193 Σχήμα 6.5 Διαγράμματα α) περιβαλλουσών βρόγχων υστέρησης, β) δυσκαμψίας, γ) απορροφώμενης ενέργειας και δ) στροφής χορδής για όλα τα υποστυλώματα. 195 xxv

27 Σχήμα 6.6 Διαγράμματα φορτίου μετακίνησης για μονοτονικά φορτιζόμενες δοκούς από ΚΠΑΣΣ και SF1_. 197 Σχήμα 6.7 Βρόγχοι υστέρησης φορτίου βύθισης στο μέσον των δοκών από: α) ΚΠΑΣΣ και β) SF1_. 199 Σχήμα 6.8 Διαγράμματα α) περιβαλλουσών βρόγχων υστέρησης, β) απορροφώμενης ενέργειας και γ) δυσκαμψίας για όλες τις δοκούς. 2 Σχήμα 6.9 Διαγράμματα φορτίου βύθισης στο μέσον της δοκού και φορτίου εύρους ρωγμής για το μείγμα ΚΠΑΣΣ. 22 Σχήμα 6.1 Διαγράμματα φορτίου βύθισης στο μέσον της δοκού και φορτίου εύρους ρωγμής για το μείγμα ΑΣΚ. 23 Σχήμα 6.11 Διαγράμματα βύθισης δοκού εύρους ρωγμής για τις δοκούς: α) ΚΠΑΣΣ και β) SF1_. 24 Σχήμα 6.12 Διαγράμματα ανηγμένου φορτίου βύθισης στο μέσον της δοκού για όλες τις δοκούς. 25 Σχήμα 7.1 Ραβδογράμματα τιμών όγκων επιφανειακής φθοράς για όλα τα μείγματα. 216 Σχήμα 7.2 Ραβδογράμματα τιμών συνολικού ηλεκτρικού φορτίου (σε Coulomb) που διαπέρασε τα δοκίμια κατά τη διάρκεια της δοκιμής (μέσες τιμές 2 δοκιμίων, ανά περίπτωση). 219 Σχήμα 7.3 Τυπικό διάγραμμα της έντασης του ηλεκτρικού φορτίου (Α) και του συνολικού ηλεκτρικού φορτίου (C) που διήλθε από τη μάζα του σκυροδέματος, συναρτήσει του χρόνου. 22 Σχήμα 7.4 Αποτελέσματα δοκιμής κύκλων ψύξης απόψυξης για μείγματα: α) LF και β) SF. 222 Σχήμα 7.5 Σύγκριση πειραματικών και αναλυτικών τιμών συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. 226 Σχήμα 7.6 Αποτελέσματα μετρήσεων συστολής ξήρανσης για όλα τα μείγματα. 229 Σχήμα 7.7 Συστολή ξήρανσης μεταξύ 2 και 6 ημερών. 23 Σχήμα 8.1 Μεταβολή πιέσεων ξυλοτύπων για αυξανόμενο ρυθμός σκυροδέτησης ΑΣΣ (Walraven, 213). 236 Σχήμα 8.2 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του χρόνου για: α) διάφορα μείγματα παιπαλών και β) για μεταβαλλόμενη συνολική ποσότητα τσιμεντοειδών υλικών (Assaad and Khayat, 25). xxvi 238

28 Σχήμα 8.3 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του χρόνου για μεταβαλλόμενο λόγο άμμου προς χονδρόκοκκα αδρανή (Assaad and Khayat, 25). 239 Σχήμα 8.4 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του χρόνου για μεταβαλλόμενο λόγο Ν/ΤΥ (Assaad and Khayat, 25). 239 Σχήμα 8.5 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του χρόνου για διάφορους τύπους χημικών προσμίκτων (Assaad and Khayat, 25). 24 Σχήμα 8.6 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του χρόνου για διάφορες τιμές εξάπλωσης (Assaad and Khayat, 25). 241 Σχήμα 8.7 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του χρόνου για διάφορες τιμές ρυθμού σκυροδέτησης (Ritchie, 1962). 242 Σχήμα 8.8 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών συναρτήσει του ρυθμού σκυροδέτησης για μείγματα ΑΣΣ (Billberg, 23). 242 Σχήμα 8.9 Αποτελέσματα πλευρικών πιέσεων συναρτήσει του χρόνου για μεταβαλλόμενο ρυθμό σκυροδέτησης και αρχική εξάπλωση (Proske and Graubner, 22). 243 Σχήμα 8.1 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών για μείγματα ΑΣΣ σκυροδετημένα με άντληση από την κορυφή των τοιχωμάτων και εισπίεση από τη βάση τους (Wolfgang and Stephan, 23). 243 Σχήμα 8.11 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών σκυροδετημένων με ΑΣΣ, συναρτήσει του χρόνου για διάφορες θερμοκρασίες σκυροδέτησης (Assaad and Khayat, 25). 244 Σχήμα 8.12 Συσχέτιση των πλευρικών πιέσεων καλουπιών σκυροδετημένων με ΑΣΣ με τις τιμές αρχικής και τελικής πήξης (Assaad and Khayat, 25). 245 Σχήμα 8.13 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων σε υποστυλώματα από ΑΣΣ συναρτήσει του χρόνου για διάφορα υλικά κατασκευής των τύπων (Dominguez and Lange, 25). 246 Σχήμα 8.14 Προσεγγιστικό μοντέλο πλευρικών πιέσεων (ACI, 1958). 248 Σχήμα 8.15 Διάταξη αισθητήρων πίεσης και διαστάσεις εξεταζόμενων δοκιμίων (Bae, 25). 252 Σχήμα 8.16 Οπλισμός τοιχίων. 255 Σχήμα 8.17 Ανάπτυξη πιέσεων με το χρόνο σε διάφορες καθ ύψος θέσεις για τοιχώματα σκυροδετημένα με: α) ΑΣΚ και β) ΚΠΑΣΣ. xxvii 261

29 Σχήμα 8.18 Καθ ύψος προφίλ πιέσεων για διάφορες χρονικές τιμές για τοιχώματα σκυροδετημένα με: α) ΑΣΣ και β) ΚΠΑΣΣ. 262 Σχήμα 8.19 Μεταβολή των πλευρικών πιέσεων καλουπιών σκυροδετημένων με ΑΣΣ, συναρτήσει του χρόνου (Khayat et al., 21). Σχήμα 8.2 Θέσεις μετρήσεων στην επιφάνεια των τοιχωμάτων Σχήμα 8.21 Συγκριτικά αποτελέσματα μη καταστρεπτικών δοκιμών για τα δύο τοιχώματα ΚΠΑΣΣ και ΑΣΚ: α) ταχύτητας υπερήχων και β) κρουσίμετρου Schmidt, 28 ημέρες μετά τη σκυροδέτηση. 268 Σχήμα 8.22 Συγκριτικά αποτελέσματα μη καταστρεπτικών δοκιμών για τα δύο τοιχώματα ΚΠΑΣΣ και ΑΣΚ: α) ταχύτητας υπερήχων και β) κρυόμετρου Schmidt, 12 μήνες μετά τη σκυροδέτηση. 269 xxviii

30 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1.1 Εφαρμογές ΑΣΣ: α) UAE Landmark Tower (Abu Dhabi), β) γέφυρα Ohashi (Ιαπωνία), γ) προκατασκευασμένο αρχιτεκτονικό στοιχείο και δ) προκατασκευασμένη προεντεταμένη δοκός. 2 Εικόνα 1.2 Εφαρμογές ΕΣ: α) Πάνθεον (Ρώμη, 12 μ.χ.) και β) Αγία Σοφία (Κωνσταντινούπολη, 36 μ.χ.). 4 Εικόνα 1.3 Εφαρμογές ΕΣ: α) κτίριο Marina City Towers (Σικάγο, 1962), β) γέφυρα Cooper River Bridge (Νότια Καρολίνα, 1992), γ) στάδιοwellington Westpac Trust (Νέα Ζηλανδία, 1999) και δ) πλωτή κατασκευή MPU Heavy Offshore Lifter (Ολλανδία 29). 4 Εικόνα 2.1 Εφαρμογές ΑΣΕΣ: α) Πυλώνας γέφυρας, β) προκατασκευασμένα φέροντα μέλη σταδίου και γ) στοιχείο τύπου σάντουιτς. Εικόνα 2.2 Αδρανή κίσσηρης Εικόνα 2.3 (α) Παραχθέντα δομικά στοιχεία (β) λεπτομέρειες τύπων (Muller και Haist, 24) 16 Εικόνα 2.4 Δοκιμές (α) σταθερότητας με κοσκίνιση (β) επιφανειακής κάθισης (γ) στήλης διαχωρισμού (Wu et al., 29). 19 Εικόνα 2.5 Διάταξη δοκιμής άμεσης εξόλκευσης ράβδου χάλυβα (Karahan et al., 212). 21 Εικόνα 2.6 Εξωτερική εμφάνιση των διαφόρων ειδών ανακυκλωμένων αδρανών που παρήχθησαν (Hwang et al., 212). 22 Εικόνα 2.7 Τύπος σκυροδετούμενου στοιχείου, διαδικασία κατασκευής και τελική επιφάνεια σκυροδετημένου στοιχείου (Shi et al., 25, 26). 26 Εικόνα 2.8 Δοκίμια τύπου πλάκας με εσωτερικό οπλισμό από ανθρακόπλεγμα εμποτισμένο με πολυμερή ( Yao et al., 26). 27 Εικόνα 2.9 Στάδιο Eden Πράγα (Τσεχία) με δομικά στοιχεία ΑΣΕΣ. 27 Εικόνα 2.1 (α) Παραγόμενα δομικά στοιχεία (β) λεπτομέρεια επιφάνειας (Hubertova, 27). 28 Εικόνα 2.11 (α) Προεντεταμένη δοκός από ΑΣΕΣ (β) πειραματική διάταξη (γ) αρχική καμπτοδιατμητική ρηγμάτωση (δ) αστοχία (Dymond, 27). 29 Εικόνα 2.12 Τελική επιφάνεια σκυροδετημένου τοιχείου (Hubertova and Hela, 21) 29 xxix

31 Εικόνα 3.1. Δείγματα τσιμεντοπολτού εντός του ογκομετρικού κυλίνδρου για α) αρχική τιμή λόγου Vw/Vcm β) βέλτιστο σημείο στοίβαξης γ) περαιτέρω μείωση του λόγου Vw/Vcm και δ) επιθυμητή εξάπλωση τσιμεντοπολτού. Εικόνα Τυπική βέλτιστη εξάπλωση και αντίστοιχη διατομή σκληρυμένων πρισματικών δοκιμίων α) για κονίαμα βέλτιστου σημείου ΟΡΡ και β) για κονίαμα με τάση για απόμιξη (Vw /Vcm πέραν του ΟΡΡ). 59 Εικόνα 3.3 Σχήμα και μορφή κόκκων για α) πυριτική παιπάλη, β) ασβεστολιθική παιπάλη LF1, γ) ασβεστολιθική παιπάλη LF12 και δ) τσιμέντο τύπου II42.5N (φωτογραφίες από ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης SEM). 62 Εικόνα 3.4 α) τριπλέτα δοκιμίων τσιμεντοπολτού προς δοκιμή, β) δοκιμή κάμψης τριών σημείων και γ) δοκιμή θλίψης. 66 Εικόνα 3.5 Μέτρηση α) φαινόμενης πυκνότητας και β) πυκνότητας στερεών (με πυκνόμετρο) για τον προσδιορισμό του δείκτη συμπύκνωσης C. 88 Εικόνα 3.6 Δοκιμές νωπού ΑΣΕΣ: α) Lbox, β) Vfunnel, γ) Jring, δ) SST και ε) μέτρηση περιεχόμενου αέρα. 91 Εικόνα 3.7 Προσδιορισμός μηχανικών ιδιοτήτων σκυροδέματος: α)μέτρο ελαστικότητας, β) εφελκυστική αντοχή από διάρρηξη και γ) θλιπτική αντοχή κυβικού δοκιμίου. 92 Εικόνα 3.8 Αποτελέσματα δοκιμών εξάπλωσης, Jring και Lbox για τα μείγματα: α)lf_1.2, β) LF_1.3, γ) LF_1.4, δ) LF_1.5 και ε) LF_ Εικόνα 3.9 Αποτελέσματα δοκιμών α) εξάπλωσης και β) Lbox για τα μείγματα:sf_1.55, SF_1.4 και SF_1.3 (με σειρά από αριστερά προς τα δεξιά). 96 Εικόνα 3.1 Διατομές κυλινδρικών δοκιμών για σειρά μειγμάτων α) LF και β) SF με αυξανόμενο δείκτη Κ από τα δεξιά προ τα αριστερά. 99 Εικόνα 4.1 Εξάπλωση σειράς μειγμάτων LF για μεταβαλλόμενο ποσοστό αντικατάστασης άμμου. 11 Εικόνα 4.2 Εξάπλωση σειράς μειγμάτων SF για μεταβαλλόμενο ποσοστό αντικατάστασης άμμου. 111 Εικόνα 4.3 Εξάπλωση σειράς μειγμάτων LF_ΑΣΣ και SF_ΑΣΣ συναρτήσει του χρόνου. 112 Εικόνα 4.4 Σύγκριση καθ ύψους κατανομής αδρανών σε σκληρυμένο κυλινδρικό δοκίμιο για μείγματα α) LF και β) SF. 113 xxx

32 Εικόνα 4.5 Πειραματική διάταξη μέτρησης λόγου poisson και γεωμετρική σχέση υπολογισμού ακτινικής παραμόρφωσης. 114 Εικόνα 4.6 Χρησιμοποιούμενες ίνες χάλυβα: α) Χ3/38, β) Χ6/6 και πολυπροπυλενίου: γ) Π25/25 και δ) Π5/ Εικόνα 4.7 Τυπικά αποτελέσματα ρεολογικών δοκιμών εξάπλωσης, δοκιμής Lbox και Jring για τα μείγματα: α) LF_Χ6/6, β) LF_Χ3/38, γ) LF_Π5/5, δ) LF_Π25/25, ε) LFΑΚΠ_Χ3/38 και στ) SFΑΚΠ_Χ3/ Εικόνα 4.8 Σκληρυνθέντα δοκίμια μείγματος LF_Χ6/6 με καλή τελική επιφάνεια παρά τα ανεπαρκή αποτελέσματα στις δοκιμές Lbox και Jring. 124 Εικόνα 4.9 (α) Πειραματική διάταξη κάμψης τεσσάρων σημείων για πρισματικά δοκίμια και (β) τυπική ρηγμάτωση κατά την αστοχία. 126 Εικόνα 4.1 Τυπική διατομή πρισματικού δοκιμίου και ρηγμάτωση κατά την αστοχία για δοκίμιο με ίνες: α) χάλυβα (LF_X3/38) και β) πολυπροπυλενίου (LF_Π5/5). 129 Εικόνα 4.11 Διαρρηγμένα κυλινδρικά δοκίμια ΙΑΣΚ: α) LF_Χ6/6, β) LF_Χ3/38, γ) LF_Π5/5, δ) LF_Π25/25, ε) LFΑΚΠ_Χ3/38 και στ) SFΑΚΠ_Χ3/38. Εικόνα 5.1 Πλήρης σειρά δοκιμίων άμεσης εξόλκευσης ενός μείγματος Εικόνα 5.2 α) κλωβός ενίσχυσης δοκού, β) κλωβός με εξεταζόμενη ράβδο στην οποία έχουν τοποθετηθεί τα προστατευτικά τμήματα σωλήνα, γ) τοποθέτηση κλωβού ράβδου και πολυστερίνης εντός του μεταλλότυπου, δ) σκυροδέτηση, ε) σκυροδετημένο δοκίμιο στ) τελική επιφάνεια σκληρυμένου ΑΣΚ και ζ) τελική επιφάνεια σκληρυμένου κανονικής πυκνότητας ΑΣΣ. 154 Εικόνα 5.3 Πειραματικές διατάξεις δοκιμής εξόλκευσης: α) δοκιμή άμεσης εξόλκευσης, δοκιμής με τη χρήση δοκιμίων τύπου δοκού: (β) δοκός εξόλκευσης μικρών διαστάσεων (Χ_12_5) και (γ) δοκός εξόλκευσης μεγάλων διαστάσεων (Χ16_1). 156 Εικόνα 5.4 Τυπικές μορφές αστοχίας για τα δοκίμια Χ_12_5 των μειγμάτων: α) LF1_, β) LF_1, γ) LF_NW, δ) SF1_, ε) SF_1 και στ) SF_ΝW. 161 Εικόνα 5.5 Τυπικές μορφές αστοχίας για τα δοκίμια: α) LF1 12_1, β) SF1 16_1 και γ) SF_1_16_ Εικόνα 5.6 Τυπικά αποτυπώματα ράβδων μετά το πέρας της δοκιμής εξόλκευσης που αντιστοιχούν σε αστοχία α) λόγω διάρρηξης ΑΣΚ με μικρή ολίσθηση, β) λόγω xxxi

33 διάρρηξης ΑΣΚ με έντονη ολίσθηση, γ) λόγω διάρρηξης κανονικής πυκνότητας ΑΣΣ και δ) εξόλκευση κανονικής πυκνότητας ΑΣΣ. 162 Εικόνα 5.7 α) τελική επιφάνεια δοκιμίου ΑΣΚ, β) απουσία τσιμεντοπολτού στο εσωτερικού της εξολκευόμενης ράβδου και γ) ρωγμές λόγω σύνθλιψης του σκυροδέματος προς το τέλος της δοκιμής. 17 Εικόνα 6.1 α) Λεπτομέρεια συναρμολόγησης οπλισμού δοκών κάμψης, β) λείανση οπλισμών για τοποθέτηση ηλεκτρομυκηνσιομέτρων, τοποθέτηση και επικάλυψη ηλεκτρομυκηνσιομέτρων σε γ) δοκό και δ) υποστύλωμα και ε) οπλισμός δοκού εντός του μεταλλότυπου με εμφανείς τους αντίστοιχους αποστατήρες. 188 Εικόνα 6.2 Εικόνες σκυροδέτησης: α) θεμελίου SF1_ και β) θεμελίου ΚΠΑΣΣ, γ) υποστυλωμάτων, δοκών τύπου Κ από δ) SF1_ και ε) ΚΠΑΣΣ και στ) δοκών τύπου Δ. 189 Εικόνα 6.3 Λεπτομέρειες πειραματικής διάταξης υποστυλωμάτων: α) σύστημα αυτόματης αναπροσαρμογής αξονικού φορτίου, β) υδραυλικό έμβολο εφαρμογής αξονικού φορτίου, γ) ράβδος σύνδεσης διάταξης εφαρμογής αξονικού φορτίου και ηλεκτρομηκυνσιόμετρο επί αυτής και δ) αισθητήρες καταγραφής κατακόρυφης μετακίνησης διατομών στη βάση του υποστυλώματος. 19 Εικόνα 6.4 Πειραματικές διατάξεις για: α) υποστυλώματα, δοκούς τύπου Κ: β) μονοτονικής φόρτισης και γ) ανακυκλιζόμενης φόρτισης και δ) δοκούς τύπου Δ. 192 Εικόνα 6.5 Χαρακτηριστικές μορφές σύνθλιψης σκυροδέματος στην βάση των υποστυλωμάτων και παραμόρφωσης των διαμήκων ράβδων για δοκίμια: α) SF1_#1, β) SF1_#2, γ) ΚΠΑΣΣ#1 και δ) ΚΠΑΣΣ# Εικόνα 6.6 Σύγκριση της μορφής των αναπτυσσόμενων ρωγμών και την σύνθλιψης του σκυροδέματος στη βάση των υποστυλωμάτων σε δεδομένη σχετική μετακίνηση (8.7%, 21ος κύκλος φόρτισης), για τα δύο είδη ΑΣΣ. 197 Εικόνα 6.7 Μορφή ρηγμάτωσης των μονοτονικά φορτιζόμενων δοκών κατά την αστοχία για: α) ΚΠΑΣΣ και β) ΑΣΚ. 198 Εικόνα 6.8 Μορφή ρηγμάτωσης των ανακυκλιζόμενα φορτιζόμενων δοκών κατά την αστοχία για: α) ΚΠΑΣΣ και β) ΑΣΚ. 21 Εικόνα 6.9 Μορφή ρηγμάτωσης κατά την αστοχία για όλες τις δοκούς τύπου Δ. 26 Εικόνα 7.1 Πειραματική διάταξη δοκιμής υδατοπερατότητας. 213 xxxii