6 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ: ΝΩΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ, ΠΡΟΣΘΕΤΑ, ΠΡΟΣΜΙΚΤΑ

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΜΠ ΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 6 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ: ΝΩΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ, ΠΡΟΣΘΕΤΑ, ΠΡΟΣΜΙΚΤΑ Ε. Βιντζηλαίου (Συντονιστής), Ε. Βουγιούκας, Ε. Μπαδογιάννης

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες Χρήσης Creative Commons. για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΝΩΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ (ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ, ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ & ΕΛΕΓΧΟΣ) ΧΗΜΙΚΑ ΠΡΟΣΜΙΚΤΑ ΑΕΡΑΚΤΙΚΑ ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΤΙΚΑ/ΥΠΕΡΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΤΙΚΑ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΙΚΑ/ΕΠΙΒΡΑΝΔΥΤΙΚΑ ΠΗΞΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΦΥΣΙΚΑ ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΠΑΡΑΠΡΟΙΟΝΤΑ 3

4 ΝΩΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ: χαρακτηρίζεται το σκυρόδεμα που μόλις έχει παρασκευαστεί, περιέχοντας όλα τα συστατικά του. παραμένει σε ρευστή πλαστική κατάσταση και δύναται να συμπυκνωθεί - μορφοποιηθεί σε καλούπια, διατηρώντας την ομοιογένεια του ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ: Ανάμιξη/μεταφορά/διάστρωση/συμπύκνωση/τελείωμα/συντήρηση/αφαίρεση ξυλοτύπων ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ: Εργασιμότητα/Απώλεια κάθισης/απόμιξη/εξίδρωση/πλαστική συστολή/χρόνος πήξης/ρηγμάτωση σε νεαρή ηλικία ΕΛΕΓΧΟΣ Δοκιμή κάθισης/δοκιμή Vebe/Δοκιμή βαθμού συμπύκνωσης/δοκιμή μέτρου εξάπλωσης/απώλεια κάθισης 4

5 Σκοπός: Η παραγωγή ομοιογενούς υλικού Εξοπλισμός: Αναμικτήρες (μπετονιέρες) Παράμετροι διαδικασίας ανάμιξης: Προσθήκη υλικών κ.β.(ακρίβεια 3-5%) Σειρά τροφοδοσίας υλικών: αδρανή ( ) νερό τσιμέντο νερό (ρευστοποιητής) Χρόνος ανάμιξης: εξαρτάται από το είδος της μπετονιέρας και τον όγκο του υλικού, t=f(d 1/2 ). Ενδεικτικοί χρόνοι 1-2 min. 5

6 Παραγωγική διαδικασία Αδρανή Τροφοδοσία τσιμέντου Σιλό τσιμέντου Φίλτρο Κόνεως 1 Πρόσμικτα Ζυγός αδρανών Τροφοδοσία νερού Φίλτρο Κόνεως 2 Ζυγός τσιμέντου Μεταφ. ταινία Μπετονιέρα ή κεντρικός αναμικτήρας 6

7 t< 90 λεπτά Θερμοκρασία ή άνεμος =>1/2 t περιστροφή κάδου 2-6 rpm πλήρωση μέχρι 65% όγκου Χρόνος επανανάμιξης > 1 min/m 3 7

8 Εργασιμότητα: εκφράζει την "προσπάθεια" (δηλαδή το έργο) που απαιτείται για τη μεταφορά, διάστρωση, συμπύκνωση και τελείωμα του σκυροδέματος χωρίς απόμιξη των υλικών. Παράγοντες: ποσοστό του νερού ποσοστό και λεπτότητα τσιμέντου μορφή, διαβάθμιση και ποσοστό αδρανών παρουσία πρόσμικτων χρόνος θερμοκρασία 8

9 Απόμιξη: διαφορική κατά ύψος κατανομή των αδρανών Εξίδρωση: διαχωρισμός υγρών (νερού) στερεών, από το μίγμα. 9

10 Σκοπός: εκτίμηση της ρευστότητας έλεγχος ομοιομορφίας παρτίδων Εξοπλισμός: μεταλλικός κόλουρος κώνος (φ200/φ100, h=300 mm) μεταλλική ράβδος (φ16, 600 mm) Κατηγορίες κάθισης Δοκιμή κάθισης Kατηγορία Κάθιση (mm) S S S S S5 220 Κάθιση (S1)< 40 mm, ύφυγρο Κάθιση (S4-S5)> 160 mm, ρευστό Τυπική κατηγορία σκυροδέματος(c20/25): mm, χωρίς πρόσμικτα mm, με πρόσμικτα 10

11 Δοκιμή Vebe εκτίμηση της ρευστότητας συνθέσεων χαμηλής ρευστότητας Δοκιμή μέτρου εξάπλωσης εκτίμηση της ρευστότητας συνθέσεων υψηλής ρευστότητας Δοκιμή απώλειας κάθισης εκτίμηση της μείωσης της ρευστότητας μίας σύνθεσης. Οφείλεται στην ελάττωση νερού, εξαιτίας: Αντιδράσεων ενυδάτωσης (ιδιαίτερα ταχείες για ειδικά σκυροδέματα) Προσρόφησης στις επιφάνειες των προϊόντων ενυδάτωσης Απορρόφησης από τα αδρανή Εξάτμισης Προσοχή στο λόγο Ν/Τ... 11

12 Μοναδιαίο βάρος (video) εκτίμηση της πυκνότητας του νωπού σκυροδέματος πυκνότητα σκυροδέματος στο τέλος της δοκιμής/ πυκνότητα τέλεια συμπυκνωμένου σκυροδέματος Δοκιμή βαθμού συμπύκνωσης εκτίμηση της συμπύκνωσης που επιτυγχάνεται όταν το σκυρόδεμα υπόκειται σε δεδομένο έργο και εμμέσως των κενών Εγκλωβισμένος αέρας (κενά) (video) εκτίμηση του ποσοστού εγκλωβισμένου αέρα. 12

13 Φύση: οργανικές αλυσίδες με το ένα άκρο υδρόφιλο (π.χ. -COO -, -SO3 - - ΝΗ3 + ) και το άλλο υδρόφοβο Μηχανισμός δράσης: προσρόφηση στις διεπιφάνειες μεταξύ αέρα και νερού ή νερού και τσιμέντου ο προσανατολισμός μορίων καθορίζει τη δράση τους 13

14 Οργανικά πολυμερή υλικά, με πολύ μικρότερο μέγεθος από το μέγεθος του τσιμέντου και δράση στην επιφάνεια των συστατικών του σκυροδέματος. Σκοπός/Δράσεις: περαιτέρω μείωση των τριβών μεταξύ των συστατικών του σκυροδέματος (συνήθως) μείωση του λόγου w/c επιβράδυνση της πήξης και της σκλήρυνσης Κατηγορίες (για την ίδια εργασιμότητα σκυροδέματος): Συνήθη ρευστοποιητικά-πλαστικοποιητικά. Μείωση του ενεργού νερού μέχρι 12 % (συνήθεις τιμές 5 % - 10 %) Υπερ-ρευστοποιητικά/υπερ-πλαστικοποιητικά πρόσθετα. Μείωση του ενεργού νερού > 12 % (μέχρι και > 30 %). 14

15 Είδη ανά κατηγορία : Συνήθη ρευστοποιητικά-πλαστικοποιητικά. i. Λιγνοσουλφονικά άλατα ή παράγωγα λιγνοσουλφονικού οξέος (LS), ii. iii. Υδροξυλιωμένα πολυμερή, Παράγωγα υδροκαρβοξυλικών οξέων, iv. Πολυκαρβοξυλικοί αιθέρες (PCE), v. Συνδυασμός προσθέτων λιγνοσουλφονικής βάσης (i), με τα (ii), (iii), (iv) ή άλλα χημικά συστατικά 15

16 Είδη ανά κατηγορία : Υπερ-ρευστοποιητικά/υπερ-πλαστικοποιητικά. i. Σουλφοριωμένα συμπυκνώματα ναφθαλενίου φορμαλδεϋδης (SNF), ii. iii. Σουλφοριωμένα συμπυκνώματα μελαμίνης φορμαλδεϋδης (SMF), Πολυκαρβοξυλικοί αιθέρες, iv. Παράγωγα συμπολυμερών βινιλίου και συμπυκνώματα αμινοσουλφονικής φορμαλδεΰδης. v. Συνδυασμός των (i) (iv) μεταξύ τους ή με πρόσθετα λιγνοσουλφονικής βάσης. 16

17 + + Η + Ο Η - Η + Η + Η Ο Η - Ο - α. Σύνδεση των μορίων του νερού μεταξύ των και ανάπτυξη ισχυρής επιφανειακής τάσης β. Συσσωμάτωμα κόκκων τσιμέντου. Οι κόκκοι του τσιμέντου έλκονται λόγω των επιφανειακών φορτίων γ. Το συσσωμάτωμα έχει καταστραφεί οι κόκκοι έχουν απομακρυνθεί και η μετακίνησή τους διευκολύνεται. Η ρευστότητα αυξάνει Αίτια και συνθήκες που ευνοούν τον σχηματισμό συσσωματώσεων σωματιδίων τσιμέντου, κατά την ανάμιξη με το νερό 17

18 Πριν την ανάμιξη Μετά την ανάμιξη με το πρόσθετο Αρνητικά φορτία Ηλεκτροστατική απώθηση Συσσωμάτωμα κόκκων τσιμέντου Η ανάμιξη με το πρόσθετο ρευστοποιητικό ή υπερρευστοποιητικό προκαλεί: Διάλυση συσσωματώματος απομάκρυνση και διασκορπισμό των κόκκων τσιμέντου Στερεοχημική Σταθεροποίηση _ Αντιστροφή φορτίων Ηλεκτροστατική απώθηση Εξισορρόπηση φορτίων Στερεροχημική απώθηση σταθεροποίηση Μηχανισμοί δράσης και εξουδετέρωσης των συσσωματωμάτων τσιμέντου από τα ρευστοποιητικά και τα υπερ-ρευστοποιητικά πρόσθετα (σχεδίαση εκτός κλίμακος) 18

19 Πλεονεκτήματα χρήσης ρευστοποιητικών πρόσμικτων - παράδειγμα. Σκυρόδεμα Τσιμέντο (kg/m 3 ) Λόγος Ν/Τ Κάθιση (mm) Αντοχή (MPa) 7 ημερών 28 ημερών Αναφοράς (χωρίς ρευστοποιητικά) Αυξημένης ρευστότητας* Αυξημένης αντοχής* Με λιγότερο τσιμέντο* * Χρησιμοποιήθηκε σταθερή δόση ρευστοποιητικού 19

20 Πλεονεκτήματα χρήσης υπερρευστοποιητικών πρόσμικτων - παράδειγμα. Σκυρόδεμα Τσιμέντο (kg/m 3 ) Λόγος Ν/Τ Κάθιση (mm) 1 ημέρ. Αντοχή (MPa) 3 ημερ. 7 ημερ. Αναφοράς (χωρίς πρόσθετο) Αυξημένης αντοχής με 2% κ.β. τσιμέντου υπερευστοποιητικό 28 ημερ Αυξημένης αντοχής χωρίς πρόσθετο Βασική διαφορά των υπερευστοποιητών, έναντι των ρευστοποιητών: η επίτευξη υψηλής ρευστότητας, χωρίς επιβράνδυση ή και με επιτάχυνση της πήξης. 20

21 Φύση: άλατα ρητινών ξύλου, άλατα πετρελαϊκών οξέων και συνθετικών απορρυπαντικών Στόχος: ομοιόμορφη δημιουργία-εγκλωβισμός φυσαλίδων αέρα ( μm) Σκοπός: βελτίωση της ανθεκτικότητας σε εναλλαγές ψύξης-απόψυξης βελτίωση εργασιμότητας. Μηχανισμός δράσης: προσανατολισμός των πολικών ομάδων στις διεπιφάνειες αέρανερού/νερού-τσιμέντου προς την κατεύθυνση του νερού μείωση της επιφανειακή τάσης=>δημιουργία φυσαλίδων. εμποδίζουν τη συγχώνευση των μικροσκοπικών φυσαλίδων μεταξύ τους 21

22 Χημικά πρόσθετα που αντιδρούν με τις φάσεις του κλίνκερ ή τα προϊόντα ενυδάτωσης του τσιμέντου και επηρεάζουν το χρόνο πήξης του τσιμέντου. Σκοπός/Δράσεις: Η ρύθμιση του χρόνου πήξης του τσιμέντου Μηχανισμός δράσης: Επίδραση στο ρυθμό διάλυσης των ιόντων ασβεστίου/αργιλίου => επιβράδυνση ή επιτάχυνση της ενυδάτωσης των φάσεων του κλίνκερ (συνηθέστερα C 3 A, C 3 S) Επίδραση στο ρυθμό σχηματισμού (κατακρήμνισης) Ca(OH) 2 (Πορτλαντίτη) => επιβράδυνση ή επιτάχυνση αντιδράσεων ενυδάτωσης τσιμέντου 22

23 Σκοπός/Δράσεις Διατήρηση εργασιμότητας Επιβραδύνουν την πήξη περισσότερο από 90 min αλλά όχι περισσότερο από 360 min. Δύναται να συνδυάζουν και ρευστοποιητική ή υπερ-ρευστοποιητική δράση Είδη: σάκχαρο και άλλοι πολυσακχαρίτες κιτρικό οξύ, ταρταρικό οξύ, άλατα βορικού οξέως, άλατα φωσφορικού, πολυφωσφορικού και φοσφωνικού οξέως επιβραδυντικά/ρευστοποιητικά άλατα υδροξυ-καρβοξυλικού οξέος, υδροξυλιωμένα πολυμερή, άλατα λιγνοσουλφονικού οξέος, 23

24 Χρήση-προδιαγραφές: σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος σε τμηματικές διαστρώσεις (αρμοί διακοπής) Περιορισμοί δοσολογία 0,2-03, % κ.β. τσιμέντου εξαρτάται από τη θερμοκρασία ( όταν Θ ) εξαρτάται από τον τύπο τσιμέντου (π.χ. C 3 A => πρόσθετο ) Υπερβαση της δόσης => απόμιξη/επιβάρυνση ξυλοτύπου/ελλειπής ανάπτυξη αντοχών Δευτερεύουσες δράσεις αύξηση πρώιμης αντοχής 24

25 Σκοπός/Δράσεις Επιτάχυνση πήξης Επιτάχυνση σκλήρυνσης Είδη: CaCl 2 ή CaCl 2 2H 2 O νιτρικό ασβέστιο ή νιτρώδες ασβέστιο NaCl τριαιθανολαμίνη 25

26 Χρήση-προδιαγραφές: σε χαμηλές περιβαλλοντικές θερμοκρασίες (π.χ. για αποφυγή παγοπληξίας) σε περιπτώσεις έργων ταχείας παράδοσης, δεξαμενές νερού Μπορεί να καλυφθεί από τη χρήση υπερευστοποιητών (w/c => χρόνος πήξης και ανάπτυξης αντοχών ) CaCl 2 ή CaCl 2 2H 2 O (0,5 2 % κ.β. τσιμέντου) 26

27 Δευτερεύουσες δράσεις μείωση αντοχής (μέχρι 15%) αύξηση θερμότητας ενυδάτωσης (μέχρι 30 %, 24h) μείωση ανθεκτικότητας στην επίδραση θειικών ευνοείται η αντίδραση αλκαλίων με αδρανή ευνοείται η διάβρωση του οπλισμού, για >1% κ.β. CaCl 2 αύξηση ερπυσμού και συστολής ξήρανσης 27

28 Ηφαιστειακές γαίες θηραϊκή γη μηλαϊκή γη Γη διατομίτη 28

29 Ιπτάμενη τέφρα: παραπροϊόν της καύσης του λιγνίτη στους ατμοηλεκτρικούς σταθμούς. σφαιρικοί κόκκοι αργιλοπυριτικής σύστασης με υαλώδη δομή σε ποσοστό 60-85%, κρυσταλλική δομή σε ποσοστό 10-30% και κάποιο μικρό ποσοστό άνθρακα της τάξης του 5%. Ιπτάμενες τέφρες μικρής περιεκτικότητας σε CaO (< 10%) Ιπτάμενες τέφρες μεγάλης περιεκτικότητας σε CaO (> 10%) 29

30 Σκωρία υψικαμίνου. παραπροϊόν υψικαμίνων σιδηρομεταλλευμάτων σε μορφή σκωρίας < 10 μm συνεισφέρουν σημαντικά στην ανάπτυξη αντοχής σε σκυρόδεμα ηλικίας μέχρι 28 ημερών 10 και 45 μm συνεισφέρουν στην αντοχή σε μεγαλύτερες ηλικίες, ενώ μεγαλύτεροι κόκκοι ενυδατώνονται πολύ δύσκολα. 30

31 Πυριτική παιπάλη. παραπροϊόν της βιομηχανίας πυριτικών μετάλλων και σιδηροπυριτικών κραμάτων, σχηματίζεται από την οξείδωση και συμπύκνωση ατμών SiO 2 σε μορφή μικρότατων σφαιριδίων με μέση διάμετρο της τάξης του 0.1 μm, μεγάλη ποζολανικότητα 31

32 Σκοπός: Μεταφορά και διάστρωση χωρίς απόμιξη - διαχωρισμό Εξοπλισμός αντλίες κεκλιμένα επίπεδα και κάδοι δομικός γερανός, αναβατώρια άλλα μέσα, που δεν προκαλούν απόμιξη Απαραίτητα χαρακτηριστικά σκυροδέματος προς άντληση πλαστικότητα αντλησιμότητα καλά διαβαθμισμένη κοκκομετρική καμπύλη (κενά<30%) 0-2 mm>37%, 2-4 mm < 10%, 4-8 mm < 8% max size <30 mm 32

33 Αντλίες οριζόντια απόσταση: μέχρι 300 m (20 m) κατακόρυφη απόσταση: μέχρι 50 m (20 m) απόδοση μέχρι 100 m 3 /ώρα 33

34 Διαδικασία/Σκοπός: δόνηση ώστε να αποβληθεί ο αέρας που εγκλωβίζεται κάτω από ράβδους οπλισμού και από μεγάλους κόκκους αδρανών Εξοπλισμός δονητές ράβδοι πήχεις Παράμετροι διαδικασίας 1.5 φορά την ακτίνα δράσης του ( m) συμπύκνωση ανά στρώση (στρώση < 600 mm), διείσδυση στα 50 mm συνεκτικότητα (βυθίζεται με το βάρος του, κλείνει η τρύπα) υπερβολική συμπύκνωση - απόμιξη ελλειπής συμπύκνωση 34

35 Διαδικασία/Σκοπός: επιτυγχάνεται με τη χρήση ευθύγραμμης δοκού στοχεύει στην εξομάλυνση και βελτίωση της ποιότητας της επιφάνειας του σκυροδέματος σε επίπεδες επιφάνειες (π.χ. πλάκες), για αισθητικούς λόγους και για λόγους ανθεκτικότητας Εξοπλισμός δοκοί ορθογωνικής διατομής σαρώστρες «ελικοπτεράκι» 35

36 Διαδικασία/Σκοπός: διατήρηση του σκυροδέματος, αμέσως μετά την τοποθέτησή του σε καλούπια, σε συνθήκες ελεγχόμενου χρόνου, υγρασίας και θερμοκρασίας που ευνοούν την ενυδάτωση προστασία του σκυροδέματος (κυρίως) από πρόωρη ξήρανση έλεγχος τους ρυθμού εξάτμισης του νερού Εξοπλισμός Με λινάτσες (ύγρανση min 7 ημέρες) Με πλημμύρισμα Με βύθισμα Με ψεκασμό Με επικάλυψη της ελεύθερης επιφάνειας με πλαστικές μεμβράνες Με επάλειψη 36

37 37

38 Ελάχιστοι χρόνοι αφαίρεσης ξυλοτύπων (ημέρες) Κατηγορία αντοχής τσιμέντου Στοιχεία κατασκευής 32.5 N 42.5 N 42.5 R 32.5 R 52.5 N 52.5 R Πλευρικοί ξυλότυποι δοκών, πλακών, υποστυλωμάτων, τοιχωμάτων Ξυλότυποι πλακών και δοκών Ξυλότυποι πλακών και δοκών ανοίγματος > 5 m Υποστυλώματα ασφαλείας δοκών, και πλακών ανοίγματος > 5 m

39 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα Πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση.