ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ ΥΨΗΛΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΜΕ ΧΑΛΥΒ ΙΝΕΣ ΙΝΕΣ

Transcript

1 ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ ΥΨΗΛΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΜΕ ΧΑΛΥΒ ΙΝΕΣ ΙΝΕΣ Ε.Σ. Λάππα, C. van der Veen & J.C. Walraven Section of Concrete Structures, Delft University of Technology, The Netherlands Λέξεις κλειδιά:χαλύβδινες ίνες, σκυρόδεµα υψηλής αντοχής, αυτοσυµπύκνωση, εργασιµότητα. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στο εργαστήριο του πανεπιστηµίου του Ντελφτ στην Ολλανδία έχουν αναπτυχθεί αυτοσυµπυκνούµενα σκυροδέµατα υψηλής αντοχής, οπλισµένα µε χαλύβδινες ίνες, µε στόχο την προώθησή τους σε πιθανές κατασκευές σαν τοιχώµατα σηράγγων, πασσαλοσανίδες και οδοστρώµατα γεφυρών. Το παρόν κείµενο αναφέρεται στη µελέτη σύνθεσης σκυροδεµάτων µε υψηλή µηχανική αντοχή για την κατασκευή µιας πρότυπου πασσαλοσανίδας. Έµφαση δίνεται στην ικανότητα ροής, που ελέγχεται µε δοκιµές εξάπλωσης και V-funnel στην νωπή κατάσταση, και στις δοκιµές για τον προσδιορισµό των αντοχών θλίψης, εφελκυσµού και κάµψεως σε ηλικίες µεταξύ 1 και 28 ηµερών. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στον προσανατολισµό των ινών ως συνέπεια της µεθόδου διάστρωσης του σκυροδέµατος στον µεταλλότυπο. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια, όχι µόνο αναπτύχθηκαν σκυροδέµατα υψηλής και υπερυψηλής αντοχής, µε αντοχές θλίψης άνω των 150 MPa, αλλά επιπλέον τα σκυροδέµατα αυτά συχνά είναι αυτοσυµπυκνούµενα, ώστε να αποφεύγεται η ανάγκη της συµπύκνωσης µέσω δόνησης. Η προσθήκη χαλύβδινων ινών συνεισφέρει στην βελτίωση των µηχανικών ιδιοτήτων, κυρίως στην αντοχή σε κάµψη. Η µέγιστη ποσότητα ινών πρέπει να προσδιορίζεται µε προκαταρκτικές δοκιµές έτσι ώστε να µην εµποδίζεται η ικανότητα ροής και η αντίσταση διαχωρισµού του υλικού. Εδώ θα εξεταστεί ένα σκυρόδεµα, που αναπτύχθηκε για την κατασκευή µιας πρότυπης πασσαλοσανίδας, και αναπτύχθηκε παραπέρα µε σκοπό να µελετηθεί η επιρροή των αδρανών στοιχείων ως προς τις ιδιότητες στην νωπή κατάσταση και στις µηχανικές αντοχές. Το υλικό έχει αντοχές θλίψης άνω των 60 MPa σε ηλικία µιας µόνο ηµέρας και 130 MPa σε ηλικία 28 ηµερών. Το σκυρόδεµα περιέχει 125 kg/m 3 χαλύβδινων ινών µήκους 13 mm και διαµέτρου 0.15 mm. Η σύνθεση έγινε µε σκοπό το συνολικό κόστος παραγωγής να µην ξεπερνά τα 450 /m 3. Οι πασσαλοσανίδες έχουν πάχος 40 mm και είναι οπλισµένες µε προεντεταµένες ράβδους και µε τις µεταλλικές ίνες που περιέχονται στο σκυρόδεµα. Πέρα από τις προεντεταµένες ράβδους δεν υπάρχουν άλλες ράβδοι οπλισµού. Στο µέλλον θα επιχειρηθεί βιοµηχανική προκατασκευή των πασσαλοσανίδων. Βάση της σύνθεσης των σκυροδεµάτων αποτελεί η σύνθεση των Grünewald και συνεργατών (2001), η οποία θα αναφέρεται στο κείµενο ως σκυρόδεµα αναφοράς. Όταν κατασκευάστηκαν οι 6 πρώτες πασσαλοσανίδες µε τη σύνθεση αυτή (Tol 2002) το κόστος παραγωγής τους ξεπέρασε τα 450 /m 3 και έφτασε τα 800 /m 3, επειδή δεν ήταν δυνατό να βρεθεί φθηνή άµµος µε την κοκκοµετρική σύνθεση του σκυροδέµατος αναφοράς. Η µελέτη που περιγράφεται εδώ αποσκοπεί στην σύνθεση ισότιµων σκυροδεµάτων µε το µίγµα αναφοράς, όπου όµως χρησιµοποιούνται αδρανή διαθέσιµα σε καλή τιµή στην ολλανδική αγορά, ώστε το τελικό κόστος παραγωγής να επανέλθει στα 450 /m 3. Τα νέα σκυροδέµατα διαφέρουν µόνο στην κοκκοµετρική σύνθεση των αδρανών, οι ποσότητες όλων των άλλων συστατικών έµειναν ίδιες.

2 2 ΣΥΝΘΕΣΗ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΩΝ ΚΑΙ Α ΡΑΝΩΝ Η σύνθεση όλων των σκυροδεµάτων δίνεται στον πίνακα 1. Όλα παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο του πανεπιστηµίου του Ντελφτ. Σε πρώτη, προκαταρκτική φάση αναµείχθηκαν 3 λίτρα από έξι νέα σκυροδέµατα και του σκυροδέµατος αναφοράς, των οποίων ελέγχθηκε µόνο η εργασιµότητα και όχι οι µηχανικές αντοχές. Σε δεύτερη φάση παρασκευάστηκαν 100 λίτρα από τέσσερα σκυροδέµατα, δύο από αυτά ήταν εκείνα από τα έξι που απέδωσαν τα καλύτερα αποτελέσµατα στην προκαταρκτική φάση, και δύο νέα. Τα τελευταία αυτά τέσσερα σκυροδέµατα δοκιµάστηκαν στην ικανότητα ροής και στις µηχανικές αντοχές. Πίνακας 1. Σύνθεση µιγµάτων Συστατικό Περιεχόµενο [kg/m 3 ] Τσιµέντο CEM I 52.5 R 358 Τσιµέντο CEM III/A Πυριτική παιπάλη 61 Άµµος 1097 Μεταλλικές ίνες τύπου Dramix OL13/ Υπερευστοποιητής Cugla HR (35% solid content) Προσθήκη νερού 207 Water + SP/cement ratio 0.24 Water + SP/binder ratio 0.22 Χρησιµοποιείται τσιµέντο τύπου portland υψηλής αντοχής και ταχείας πήξεως CEM I 52.5 R για να επιτευχθεί αντοχή άνω των 60 MPa σε ηλικία µιας ηµέρας, η οποία είναι αναγκαία για την παραγωγή των πασσαλοσανίδων. Το τσιµέντο τύπου CEM III/A 52.5 προστίθεται για να βελτιωθεί η ανθεκτικότητα του σκυροδέµατος. Οι χαλύβδινες ίνες έχουν αντοχή 2000 MPa. 2.1 Σύνθεση αδρανών Η κοκκοµετρική σύνθεση των αδρανών όλων των σκυροδεµάτων δίνεται στον πίνακα 2. Τα σκυροδέµατα αριθµήθηκαν σύµφωνα µε τη σειρά που παρασκευάστηκαν. Το πρώτο αντιστοιχεί στο σκυρόδεµα αναφοράς Grünewald και συνεργάτες (2001) και έχει µέγιστο κόκκο 1 mm. Τα σκυροδέµατα 2-7 περιέχουν άµµο που διαθέτει το εργαστήριο του πανεπιστηµίου σε κλάσµατα mm, mm, mm, 1-2 mm και 2-4 mm. Η κοκκοµετρική τους σύνθεση έγινε µε στόχο η τελική ανάµιξή τους να αντιστοιχεί σε άµµους διαθέσιµες φθηνά στην ολλανδική αγορά. Για το λόγο αυτό αυξήθηκε ο µέγιστος κόκκος σε 4 mm. Τα σκυροδέµατα 8 και 9 περιέχουν άµµο σε ένα µόνο κλάσµα που αγοράστηκε από την τοπική αγορά, µε στόχο να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσµατα της προκαταρκτικής µελέτης µε τα έξι νέα σκυροδέµατα. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι, αν και ο µέγιστος κόκκος των νέων συνθέσεων αυξήθηκε σε 4 mm, η ποσότητα αδρανών µε διάµετρο 2-4 mm είναι πάντα µικρή, έτσι ώστε σε τελική ανάµιξη η άµµος να µπορεί να καταλογιστεί ως άµµος 0-2 mm σύµφωνα µε τους ολλανδικούς κανονισµούς. Οι προκαταρκτικές δοκιµές ροής έγιναν µε τα σκυροδέµατα 1-7. Από αυτά, τα mix 2 και 4 απέδωσαν ισότιµα µε το σκυρόδεµα αναφοράς και στη συνέχεια αναµείχθηκαν σε ποσότητα 100 λίτρων για δοκιµές µηχανικής αντοχής. Τα σκυροδέµατα µε την άµµο από την αγορά, mix 8 και 9, δοκιµάστηκαν κατευθείαν σε µηχανικές αντοχές, οπότε παράχθηκαν µόνο σε ποσότητα 100 λίτρων. Η κοκκοµετρική σύνθεση των τεσσάρων (κύριων) σκυροδεµάτων 2, 4, 8 και 9 που παράχθηκαν σε ποσότητα 100 λίτρων δίνεται, µαζί µε την σύνθεση του σκυροδέµατος αναφοράς mix 1, στo σχήµα 1.

3 Πίνακας 2. Κοκκοµετρική σύνθεση των αδρανών υλικών των σκυροδεµάτων Κόσκινο Mix 1 Mix 2 Mix 3 Mix 4 Mix 5 Mix 6 Mix 7 Mix 8 Mix 9 4 mm mm mm µm µm µm Υπόλοιπο mix1 mix2 mix4 mix8 mix9 Percentage remaining µm 250 µm 500 µm Sieve opening size 1 mm 2 mm 4mm Σχήµα 1. Κοκκοµετρικό διάγραµµα των αδρανών υλικών στη σύνθεση των κύριων σκυροδεµάτων 3 ΟΚΙΜΕΣ ΕΡΓΑΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ οκιµές εργασιµότητας έγιναν µετά από κάθε ανάµιξη σκυροδέµατος σε ποσότητες 3 ή 100 λίτρων. Η ιδιότητα που δοκιµάστηκε στα νωπά µίγµατα ήταν η ικανότητα ροής (flow ability), και σε µερικά σκυροδέµατα επίσης η ικανότητα ροής µέσω στενών ανοιγµάτων (passing ability). Οι µέθοδοι δοκιµής ήταν διαφορετικές για ποσότητα 3 και 100 λίτρων σκυροδέµατος και περιγράφονται στη συνέχεια. Στα σκυροδέµατα που παρασκευάστηκαν σε ποσότητα 100 λίτρων εξετάστηκαν επίσης οι µηχανικές τους ιδιότητες. 3.1 Προκαταρκτικές δοκιµές 3 λίτρων σκυροδέµατος Σε αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα η εργασιµότητα δεν εκφράζεται σε εκατοστά κάθισης αλλά σε χιλιοστά εξάπλωσης (mortar spread). Όπως στη δοκιµή κάθισης, το σκυρόδεµα τοποθετείται σε

4 κώνο και µετριέται η διάµετρος του κύκλου που σχηµατίζεται πάνω στην τράπεζα κάθισης µετά την αποµάκρυνση του κώνου. Επίσης εφαρµόζεται και η δοκιµή ροής V-funnel, µετριέται δηλαδή ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη απορροή από χοάνη σχήµατος V. Οι διαστάσεις του κώνου και της χοάνης των προκαταρκτικών δοκιµών δίδονται στο σχήµα 2. Σχήµα 2. ιαστάσεις [mm] κώνου και χοάνης V-funnel για δοκιµές ροής 3 λίτρων σκυροδέµατος. Τα σκυροδέµατα θεωρούνται ισότιµα µε το σκυρόδεµα αναφοράς αν έχουν εξάπλωση τουλάχιστον 200 mm και χρόνο V-funnel 20 δευτερολέπτων. 3.1 οκιµές εργασιµότητας σε ανάµιξη 100 λίτρων σκυροδέµατος Προσδιορίζεται επίσης η εξάπλωση (slump spread) και ο χρόνος απορροής από χοάνη V, µε διαφορά ότι τα σκεύη είναι µεγαλύτερων διαστάσεων, όπως φαίνεται στο σχήµα 3. Σχήµα 3. ιαστάσεις [mm] κώνου και χοάνης V για δοκιµές ροής 100 λίτρων σκυροδέµατος. Κατά τον προσδιορισµό της εξάπλωσης προσδιορίζεται και ο χρόνος που απαιτείται για τον σχηµατισµό κύκλου διαµέτρου 50 cm. Η δοκιµή αυτή ονοµάζεται χρόνος εξάπλωσης T 50, και όσο πιο µικρή είναι η τιµή του χρόνου τόσο πιο µεγάλη είναι η ικανότητα ροής του σκυροδέµατος και η δυνατότητα πλήρωσης όλων των σηµείων του ξυλοτύπου.

5 Για να θεωρηθούν τα σκυροδέµατα ισότιµα µε το σκυρόδεµα αναφοράς και κατάλληλα για την κατασκευή πασσαλοσανίδων, η εξάπλωση τους θα πρέπει να υπερβαίνει τα 600 mm, ο χρόνος εξάπλωσης T 50 κοντά στα 3 s και ο χρόνος V-funnel να µην ξεπερνά τα 10 s. Στα πρώτα δύο από τα τέσσερα σκυροδέµατα που παρασκευάστηκαν σε αυτήν την ποσότητα, εφαρµόστηκε και η δοκιµή U-box (σχήµα 4), για να εξεταστεί η ικανότητα ροής ανάµεσα από τα στενά ανοίγµατα του οπλισµού. Στη συγκεκριµένη δοκιµή, το σκυρόδεµα τοποθετείται στο ψηλότερο τµήµα του σκεύους και παρακολουθείται η ροή του προς το δεύτερο, χαµηλότερο τµήµα. Τα ύψη στα δυο τµήµατα του σκεύους συγκρίνονται, και σηµειώνεται επίσης ο χρόνος που απαιτείται για την δοκιµή. Σχήµα 4. ιαστάσεις [mm] σκεύους για δοκιµή ροής µέσω στενών ανοιγµάτων τύπου U-box. Τα σκυροδέµατα που µελετήθηκαν εδώ δεν διαφέρουν στην ικανότητα τους να περάσουν τα εµπόδια και η διαφορά των υψών στα δυο τµήµατα ήταν µηδαµινή. Η συγκεκριµένη δοκιµή δεν αποδείχθηκε κατάλληλη για την σύγκριση των συγκεκριµένων σκυροδεµάτων, όπως και η παράλειψη της δοκιµής στα άλλα δυο σκυροδέµατα. 3.3 οκιµές µηχανικής αντοχής Η αντοχή σε θλίψη εξετάστηκε σε κυβικά δοκίµια διαστάσεων 100/100/100 mm σε ηλικίες 1,2, 7 και 28 ηµερών. Σε ηλικίες 7 και 28 ηµερών εξετάστηκε η εφελκυστική αντοχή, µε τη δοκιµή διαρρήξεως (splitting tensile strength), σε κυβικά δοκίµια διαστάσεων 150/150/150 mm. Σε ηλικία 28 ηµερών εξετάστηκε το µέτρο ελαστικότητας σε δοκίµια διαστάσεων 100/100/400 mm. Από κάθε σύνθεση σκυροδέµατος παράχθηκαν τρεις δοκοί διαστάσεων 150/150/600 mm µε κεντρική εγκοπή (notch) βάθους 25 mm για δοκιµές κάµψεως (3 point bending test) σε απόσταση µεταξύ των στηρίξεων 500 mm. Οι διαστάσεις των δοκών είναι σύµφωνα µε τις προδιαγραφές RILEM (2000). ύο LVDT (Linear Variable Displacement Transducers) τοποθετήθηκαν στην κορυφή της εγκοπής τα οποία ήλεγχαν την δοκιµή. Η ταχύτητα της δοκιµής ήταν 0.05 mm/s. Η δοκιµή έληξε όταν το φορτίο στον φθίνοντα κλάδο έπεσε σε τιµή 0.2 kn. Με αυτόν τον τρόπο σηµειώθηκαν ανοίγµατα ρωγµής (crack openings) 20 mm και άνω, σε µερικές δοκούς µέχρι και 40 mm. Τα δοκίµια που παρασκευάστηκαν από τις συνθέσεις των δύο πρώτων σκυροδεµάτων, mix 2 και 4, κατασκευάστηκαν µε τη µέθοδο που περιγράφεται στις προδιαγραφές RILEM (2000). Τοποθετήθηκε µε το φτυάρι η διπλάσια ποσότητα σκυροδέµατος στο κέντρο του µεταλλοτύπου σε σχέση µε τα πλάγια. Τα δοκίµια των επόµενων δυο σκυροδεµάτων µε τις συνθέσεις mix 8 και 9 παρασκευάστηκαν αφού οι δοκιµές των πρώτων δυο σειρών είχαν πλέον ολοκληρωθεί και τα αποτελέσµατα ήταν γνωστά. Τα αποτελέσµατα δεν ήταν σε ισοτιµία µε το σκυρόδεµα αναφοράς και η αντοχή σε κάµψη ήταν µειωµένη. Η διαφορά φάνηκε να υπάρχει εξαιτίας του

6 προσανατολισµού των ινών που προήλθε µε τη συγκεκριµένη µέθοδο παραγωγής. Στη συνέχεια προτιµήθηκε διαφορετική µέθοδος παραγωγής για τα επόµενα δοκίµια. Το σκυρόδεµα διαστρώθηκε µόνο από µια άκρη στον µεταλλότυπο. Σχήµα 5. οκιµές κάµψεως 4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσµατα εργασιµότητας δίδονται στους πίνακες 3 και 4. Πίνακας 3. Αποτελέσµατα δοκιµών εργασιµότητας στην παραγωγή 3 λίτρων σκυροδέµατος Mix 1 Mix 2 Mix 3 Mix 4 Mix 5 Mix 6 Mix 7 Εξάπλωση [mm] Χρόνος V-funnel [s] Πίνακας 4. Αποτελέσµατα δοκιµών εργασιµότητας στην παραγωγή 100 λίτρων σκυροδέµατος Mix 2 Mix 4 Mix 8 Mix 9 Εξάπλωση [mm] Εξάπλωση T 50 [s] (4.19) 1) Χρόνος V-funnel [s] ) Χρονοµετρήθηκε η εξάπλωση T 60 Όπως φαίνεται, τα περισσότερα σκυροδέµατα δείχνουν παρόµοια αποτελέσµατα. Η κοκκοµετρική σύνθεση δεν παίζει σηµαντικό ρόλο στις ιδιότητες εργασιµότητας. ιαπιστώνεται ότι αρκετά υψηλό ποσοστό κόκκων άνω του 1 mm, όπως περιέχονται στα σκυροδέµατα 3 και κυρίως 6, έχει αρνητική επίπτωση στην ικανότητα ροής. Το ίδιο ισχύει και για σκυροδέµατα µε πολύ υψηλό ποσοστό κόκκων µε διάµετρο κάτω των mm, όπως το σκυρόδεµα 5. Για καλή εργασιµότητα, είναι προτιµότερο να χρησιµοποιηθούν σκυροδέµατα µε κοκκοµετρικές συνθέσεις παρόµοιες µε εκείνες των 2,4 ή 7. Από τις δύο συνθέσεις σκυροδεµάτων που έγιναν µε άµµο από ένα µόνο κλάσµα, mix 8 και 9, η κοκκοµετρική σύνθεση της 8 είναι παρόµοια µε αυτήν της 4 και έτσι µετρήθηκε καλή εργασιµότητα, ενώ η σύνθεση της 9 είναι παρόµοια µε αυτήν της 6 και η εργασιµότητα ήταν ελαφρά µειωµένη. Στο σκυρόδεµα mix 9 µετρήθηκε ο χρόνος εξάπλωσης T 60, δηλαδή ο χρόνος µέχρι να σχηµατιστεί κύκλος διαµέτρου 60 cm. Σε τελευταίες εξελίξεις αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος, είναι πολύ πιθανό ο χρόνος εξάπλωσης T 60 να αντικαταστήσει των χρόνο T 50 στο µέλλον (προσωπική επικοινωνία µε τoν κύριο Grünewald).

7 4.1 Μηχανικές αντοχές Στο σχήµα 6 δίνονται οι µηχανικές αντοχές θλίψης των τεσσάρων συνθέσεων σκυροδέµατος καθώς και του σκυροδέµατος αναφοράς. Τα αποτελέσµατα του σκυροδέµατος αναφοράς προέρχονται από προηγµένη έρευνα στο ίδιο εργαστήριο (Grünewald και συνεργάτες, 2001). Όπως φαίνεται στο διάγραµµα, όλα τα σκυροδέµατα έχουν παρόµοιες αντοχές µε τελική τιµή σε ηλικία 28 ηµερών γύρω στα 130 MPa Compressive strength [MPa] Mix2 Mix4 Mix 8 Mix 9 Grunewald Age [days] Σχήµα 6. Αντοχές θλίψης σε διαφορετικές ηλικίες Η εφελκυστική αντοχή εξετάστηκε έµµεσα µέσω της αντοχής διαρρήξεως σε ηλικίες 7 και 28 ηµερών. Φάνηκε ότι η ανάπτυξη της έχει ολοκληρωθεί ήδη µετά από 7 ηµέρες και δεν υπήρξε σηµαντική διαφορά σε ηλικία 28 ηµερών. Όλα τα σκυροδέµατα είχαν τιµές εφελκυστικής αντοχής γύρω στα 14 MPa. Οι ίνες συνεισφέρουν στην τιµή αυτή, ενδεικτικά αναφέρεται ότι εξετάστηκε και ένα σκυρόδεµα χωρίς ίνες, το οποίο είχε παρόµοιες αντοχές θλίψης, αλλά η αντοχή διαρρήξεως ήταν αρκετά χαµηλότερη στα 9.8 MPa. Το µέτρο ελαστικότητας είχε παρόµοιες τιµές σε όλα τα σκυροδέµατα, συµπεριλαµβανοµένου του σκυροδέµατος αναφοράς. Σε µέσο όρο οι τιµές ήταν κοντά στα MPa. Τα αποτελέσµατα των δοκιµών κάµψεων των δοκών των πρώτων δυο σκυροδεµάτων, mix 2 και 4, είχαν µέγιστο φορτίο περίπου 20 kn χαµηλότερο από το σκυρόδεµα αναφοράς, παρόλο που οι αντοχές θλίψης και εφελκυσµού ήταν στις ίδιες τιµές µε το σκυρόδεµα αναφοράς. Εκ των υστέρων φάνηκε ότι η µέθοδος κατασκευής είχε σαν αποτέλεσµα ο προσανατολισµός των ινών να είναι κατά πλάτος των δοκών, οπότε δεν ήταν δυνατόν να συνεισφέρουν θετικά στην αντοχή κάµψεως. Τα επόµενα δύο σκυροδέµατα, mix 8 και 9, κατασκευάστηκαν διαφορετικά, µε διάστρωση του σκυροδέµατος µόνο από τη µια άκρη στον µεταλλότυπο, έτσι ώστε περισσότερες ίνες να είναι προσανατολισµένες κατά µήκος και να µπορούν να συνεισφέρουν σε αύξηση του µέγιστου φορτίου και της αντοχής σε κάµψη. Σε αυτά τα δύο σκυροδέµατα η αντοχή σε κάµψη ήταν πραγµατικά µεγαλύτερη σε συγκρίσιµες τιµές σε σχέση µε το σκυρόδεµα αναφοράς. Στο σχήµα 7 φαίνονται οι αντοχές σε κάµψη που αντιστοιχούν σε διάφορες τιµές του ανοίγµατος της ρωγµής (crack opening displacement) µέχρι την τιµή των 5 mm για όλα τα σκυροδέµατα. Η δοκιµή συνεχίστηκε µέχρι τιµές ανοιγµάτων ρωγµών άνω των 20 mm.

8 Flexural tensile stress σ [MPa] mix4 mix2 mix9 mix8 Grunewald Crack opening displacement COD [mm] Σχήµα 7. Αντοχές σε κάµψη, διακρίνεται η επιρροή της µεθόδου παρασκευής. Τα σκυροδέµατα 8 και 9 παράχθηκαν µε διάστρωση του σκυροδέµατος από τη µια άκρη του µεταλλοτύπου. 4.2 Ενέργεια θραύσης (fracture energy) Η ενέργεια θραύσης είναι σηµαντικός παράγοντας για τον καθορισµό της αντοχής και της πλαστιµότητας του υλικού και χρησιµεύει συχνά ως χαρακτηριστική ιδιότητα του υλικού σε δοµοστατικούς υπολογισµούς. Εδώ ο υπολογισµός της έγινε µε την µέθοδο που προτείνεται στην προδιαγραφή RILEM (1985) και αντιστοιχεί µε το εµβαδόν κάτω από την καµπύλη που περιγράφεται από το φορτίο και το άνοιγµα της ρωγµής από την δοκιµή κάµψεως. Στο σχήµα 8 δίνονται τα αποτελέσµατα των τεσσάρων σκυροδεµάτων και του σκυροδέµατος αναφοράς για διάφορες τιµές του ανοίγµατος της ρωγµής.. G F [N/mm] mix 2 mix 4 mix 8 mix 9 Grunewald Crack opening displacement [mm] Σχήµα 8. Ενέργεια θραύσης (fracture energy) G f

9 Στο σχήµα φαίνεται ότι εξαιτίας του άµεσου συσχετισµού µεταξύ της ενέργειας θραύσεως και του µέγιστου φορτίου στη δοκιµή κάµψεως, τα σκυροδέµατα όπου µετρήθηκαν οι χαµηλότερες τιµές της αντοχής σε κάµψη, mix 2 και 4, δεν έχουν συγκρίσιµη ενέργεια θραύσεως µε το σκυρόδεµα αναφοράς, σε αντίθεση µε τα επόµενα δύο σκυροδέµατα mix 8 και 9 που διαθέτουν βελτιωµένο προσανατολισµό ινών. 5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Ισότιµο σκυρόδεµα µε το σκυρόδεµα αναφοράς είναι δυνατό να παρασκευαστεί µε διαφορετική κοκκοµετρική σύνθεση των αδρανών, χωρίς να αλλάξουν η εργασιµότητα και οι µηχανικές ιδιότητες του. Η αύξηση της µέγιστης διαµέτρου κόκκου από 1 σε 4 mm δεν έχει µεγάλη επιρροή στην απόδοση του υλικού. Μόνο αν περιέχεται µεγάλο ποσοστό αδρανών µε διάµετρο µεγαλύτερη του 1 mm ή µικρότερη από η εργασιµότητα και η ικανότητα ροής επηρεάζονται αρνητικά, ενώ οι µηχανικές αντοχές παραµένουν στα ίδια επίπεδα. Πρέπει να προτιµώνται κοκκοµετρικές συνθέσεις κοντά σε αυτές των συνθέσεων των σκυροδεµάτων αναφοράς και των mix 2, 4, 7 και 8. Η µέθοδος διάστρωσης του σκυροδέµατος στον ξυλότυπο ή µεταλλότυπο επηρεάζει αισθητά τον προσανατολισµό των ινών και την αντοχή κάµψεως. Σε αυτοσυµπυκνούµενα σκυροδέµατα οι ίνες προσανατολίζονται στην κατεύθυνση ροής του σκυροδέµατος. Τα σκυροδέµατα mix 2 και 4 θα ήταν επίσης ισότιµα µε το σκυρόδεµα αναφοράς στη δοκιµή σε κάµψη αν το σκυρόδεµα είχε διαστρωθεί από την µια µόνο άκρη στον µεταλλότυπο. Η µελλοντική έρευνα στο εργαστήριο του πανεπιστηµίου του Ντελφτ θα επικεντρωθεί στην κόπωση και ανθεκτικότητα αυτοσυµπυκνούµενων σκυροδεµάτων υψηλής αντοχής. Θα µελετηθεί το υλικό που περιγράφηκε εδώ αλλά και σκυροδέµατα ακόµα υψηλότερης αντοχής (Ultra High Perfomance Concretes ή Reactive Powder Concretes) µε αντοχές θλίψης µεταξύ MPa. ΑΝΑΦΟΡΕΣ S. Grünewald, T.Bolo, C. van der Veen, J.C. Walraven, December Performance based design of a high strength self-compacting fibre reinforced mortar, External report, Delft University of Technology. R.Tol, Sheet piles out of high strength, fibre reinforced, self-compacting mortar (in Dutch), Master Thesis,TU Delft. RILEM TC 162-TDF, Test and design methods for steel fibre reinforced concrete, Draft recommendation, Materials and Structures, Vol. 33, January-February 2000, pp RILEM 50-FMC, Determination of the fracture energy of mortar and concrete by means of three point bend test on notched beams, Draft recommendation, Materials and Structures, Vol. 18 No 106, pp