ΠΡΟΤΑΣΗ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΧΕ ΙΟΥ ΕΘΝΙΚΩΝ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ IΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΣΤΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ

Transcript

1 14/7/2003 ΠΡΟΤΑΣΗ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΧΕ ΙΟΥ ΕΘΝΙΚΩΝ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ IΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΣΤΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ (Ηigh Calcium Fly Ash for Concrete) 1

2 ΠΡΟΤΑΣΗ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΧΕ ΙΟΥ ΕΘΝΙΚΩΝ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ IΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΣΤΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ Περιεχόµενα Contents Πρόλογος Forward 0 Εισαγωγή Ιntroduction 1 Αντικείµενο Scope 2 Συνισχύοντα Πρότυπα Normative References 3 Ορισµοί Definitions 4 Ταξινόµηση Classification (Ηigh Calcium Fly Ash for Concrete) 5 Προδιαγραφές Specification 5.1 Εισαγωγή General 5.2 Απαιτήσεις χηµικής σύστασης Chemical requirements 5.3 Απαιτήσεις φυσικών και µηχανικών χαρακτηριστικών Physical and Mechanical requirements 6 ειγµατοληψία Sampling 7. Κριτήρια Συµµόρφωσης Conforming Criteria ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. \ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΕΣ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ ΧΗΜΙΚΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΙΠΤΑΜΕΝΩΝ ΤΕΦΡΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ. ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΣΥΜΜΟΡΦΩΣΗΣ 2

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η αναγκαιότητα της σύστασης εθνικού πλαισίου κανονισµών ή διατάξεων για τη χρήση των ελληνικών ιπτάµενων τεφρών σε σκυρόδεµα και προϊόντα σκυρ/τος προκύπτει από τα παρακάτω δεδοµένα: - Έχει συσσωρευτεί ερευνητική εµπειρία µισού αιώνα από τη χρήση των Eλληνικών τεφρών στο σκυρόδεµα. Βλέπε σχετική βιβλιογραφία παραρτήµατος A. - Έχει κατασκευασθεί και λειτουργεί περίπου µία πενταετία το Φράγµα της Πλατανόβρυσης µε κυλινδρούµενο σκυρόδεµα στο οποίο η συνδετική κονία αποτελούνταν από 80% κατεργασµένη ιπτάµενη τέφρα Πτολεµαϊδας και 20% Portland I45 - Έχουν γίνει πολλές επιτυχείς πιλοτικές εφαρµογές όπως κατασκευή οδοστρωµάτων και προκατασκευασµένων προϊόντων σκυρ/τος - Υπάρχει (από επένδυση που έγινε στη διάρκεια κατασκευής φράγµατος Πλατανόβρυσης) υποδοµή (συγκρότηµα άλεσης και επεξεργασίας εργαστήρια και σύστηµα ελέγχου ποιότητας) για την παραγωγή ιπτάµενων τεφρών που είναι δυνατό να εµπίπτουν σε όρια (προδιαγραφές) - Έχει γίνει στο πλαίσιο έργου που χρηµατοδοτήθηκε από το Υπουργείο Βιοµηχανίας και ανέλαβε το Κ.Τ.Ε.ΣΚ η προαπαιτούµενη πειραµατική εργασία τύπου round robin test που µπορεί να αξιοποιηθεί για τη σύσταση προδιαγραφών. - Υπάρχει Μελέτη Σκοπιµότητας Βιωσιµότητας του Εργοστασίου Επεξεργασίας Ιπτάµενης Τέφρας (Σεπτέµβριος 1998) ΑΝΚΟ, ΚΤΕΣΚ, ΙΝΤΕΛΕΚ ΜΕΛΕΤΗΤΙΚΗ Α.Ε. - Εδώ και είκοσι χρόνια, οι ιπτάµενες τέφρες προστίθενται κατά την τελική άλεση στο τσιµέντο Portland για την παραγωγή blended type τσιµέντων. Η προσθήκη αυτή προβλεπόταν µε το Π του 1980 που αναφερόταν στο τσιµέντο και βεβαίως προβλέπεται από το πρότυπο ΕΝ197-1, το οποίο από τις αρχές του 2002 ισχύει στην Ελλάδα - Υπάρχει δεδηλωµένο ενδιαφέρον για την αξιοποίηση της τέφρας στη δόµηση από χρήστες / κατασκευαστές δοµικών έργων και προϊόντων σκυρ/τος - Υπάρχει η συγκυρία της κατασκευής µεγάλων έργων υποδοµής στην Ελλάδα (έργα οδοποιίας και παράλληλα έργα) στα επόµενα χρόνια 3

4 - Η χρήση των ιπτάµενων τεφρών στο δοµικό τοµέα κάτω από εθνικές προδιαγραφές αποφέρει οικονοµία και ενισχύει την πολιτική περιβαλλοντικής µέριµνας που υπαγορεύεται από τις αρχές της αειφόρου και βιώσιµης ανάπτυξης (sustainable development) Το παρόν σχέδιο έχει συνταχθεί από Οµάδα Εργασίας του ΤΕE (απόφαση σύστασης Γ/1/29/2002 ) που αποτελείται από τους Ν. Κοιµτσίδη, Π.Μ., Πρόεδρο ΤΕΕ/Τ Μ, ως συντονιστή, Ι. Παπαγιάννη, ΠΜ και ΧΜ, Καθηγήτρια ΑΠΘ ως Επιστηµονική Υπεύθυνο, Σ. Τσίµα, ΧΜ, Αναπλ. Καθηγητή ΕΜΠ ως Υπεύθυνο Γραµµατειακής Υποστήριξης και µέλη τους Γ. Μπατή, ΧΜ, Αναπλ. Καθηγητή ΕΜΠ, Ε. Παπαδάκη, ρ. ΧΜ, Α. Σακελλαρίου, ρ. ΠΜ. Η Οµάδα πλαισιώθηκε από τις. Γεωργιλάκη ΧΜ και Α. Μουτσάτσου, ΧΜ, Αναπλ. Καθηγήτρια ΕΜΠ µε ειδικό αντικείµενο την προσαρµογή των χηµικών απαιτήσεων των υψηλού ασβεστίου τεφρών, στα υπάρχοντα σχετικά Πρότυπα. 4

5 0 Εισαγωγή / Introduction Γενικά Ο τρόπος µε τον οποίο τα πρόσθετα υλικά (mineral additions)* χρησιµοποιούνται στο σκυρόδεµα (χυτό ή προκατασκευασµένο καθώς και στα κονιάµατα και ενέµατα σε συνδυασµό / συνεργασία µε το τσιµέντο Portland προσδιορίζεται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ (2000) Concrete-Part 1. Specification, Performance Production and Conformity, όπου αναφέρονται δύο µέθοδοι (concepts) προσθήκης των υλικών αυτών στο σκυρόδεµα. Η µέθοδος του συντελεστή δραστικότητας (k-value) και η µέθοδος της ισοδύναµης αποτελεσµατικότητας / επιτελεστικότητας (equivalent concrete performance). H καταλληλότητα των πρόσθετων που θα χρησιµοποιηθούν µε µια από τις υποδεικνυόµενες µεθόδους πρέπει να πιστοποιείται µε τη συµµόρφωση των πρόσθετων υλικών στις διατάξεις είτε - Ευρωπαϊκής Τεχνικής Έγκρισης (European Technical Approval) είτε - Σχετικού εθνικού κανονισµού ή ισχυουσών διατάξεων για συγκεκριµένη εφαρµογή σκυροδέµατος στο πλαίσιο του ΕΝ Οι ιπτάµενες τέφρες διακρίνονται ανάλογα µε τη σύστασή τους σε πυριτικές ( µε πουζολανικές ιδιότητες low calcium fly ash) και ασβεστοπυριτικές και ασβεστούχες (πλούσιες σε άσβεστο high fly ash or calcareous fly ash) µε ποζολανικές ή/και υδραυλικές ιδιότητες. Οι Ελληνικές ιπτάµενες τέφρες ανήκουν στην κατηγορία των ασβεστο-πυριτικών και πλούσιων σε άσβεστο τεφρών. Η καταλληλότητα των πυριτικών ιπτάµενων τεφρών για τη χρήση τους στο σκυρόδεµα προσδιορίζεται στο πλαίσιο του ΕΝ από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ (2000) Για τις ασβεστούχες τέφρες δεν υπάρχει πρότυπο και η δυνατότητα χρησιµοποίησής τους µπορεί να διασφαλισθεί µόνο βάσει εθνικού σχετικού κανονισµού που θα προσαρµόζεται / εντάσσεται στο ΕΝ Οι ιπτάµενες τέφρες που προδιαγράφονται (όπως και στην περίπτωση των πυριτικών ιπτάµενων τεφρών (ΕΝ 450-1) µπορεί να έχουν υποστεί κατεργασία (processing) όπως επιλεκτική συλλογή, oµογενοποίηση, άλεση, ή µείωση του ποσοστού ελευθέρας ασβέστου ή άλλη * Πρόσθετα υλικά (κατά ΕΝ ) Υλικά λεπτού καταµερισµού που χρησιµοποιούνται στο σκυρόδεµα, για τη βελτίωση ορισµένων ιδιοτήτων ή την επίτευξη ειδικών χαρακτηριστικών. ιακρίνονται δύο τύποι ανόργανων πρόσθετων: - τα σχεδόν ανενεργά πρόσθετα (τύπου Ι) - τα µε ποζολανικά ή µε λανθάνοντα υδραυλικά χαρακτηριστικά (τύπου ΙΙ) 5

6 κατεργασία προς βελτίωση των ιδιοτήτων και της αποτελεσµατικότητας των υλικών. Οι Ελληνικές ιπτάµενες τέφρες (ΙΤ) Αποτελούν παραπροϊόν των Ατµοηλεκτρικών σταθµών της ΕΗ που βρίσκονται στην περιοχή λεκανοπεδίου Πτολεµαϊδας και στην περιοχή Μεγαλόπολης. Συλλέγονται στα ηλεκτροστατικά φίλτρα των σταθµών. Η κύρια καύσιµος ύλη είναι τα λιγνιτικά κοιτάσµατα της κάθε περιοχής αντίστοιχα. Οι ΙΤ είναι ασβεστο-αργιλλοπυριτικής σύστασης κονίες µε ποζολανικές ή και υδραυλικές ιδιότητες. Το 76% των ΙΤ παράγονται στην Πτολεµαϊδα ενώ το άλλο 24% στην Μεγαλόπολη. Η ετήσια παραγωγή των Ελληνικών ΙΤ ανέρχεται σε 8-9Χ10 6 τόννους. Κύρια χαρακτηριστικά των τεφρών είναι: - Η ανοµοιογένεια ή οι διακυµάνσεις στη σύσταση που οφείλονται στην ποιότητα του λιγνίτη τροφοδοσίας και στις συνθήκες και διαδικασίες καύσης του - Η σχετική υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο. Η περιεκτικότητα σε CaO της ΙΤ Πτολεµαϊδας είναι πάνω από 20% ενώ της Μεγαλόπολης γύρω στο 10-15% - Η κατά περιόδους υψηλή περιεκτικότητα σε θειικά πάνω από τα επιτρεπόµενα όρια των υπάρχοντων κανονισµών για υλικά που προστίθενται στο τσιµέντο/σκυρόδεµα - Η λεπτότητα των ΙΤ κυµαίνεται µεταξύ 45-55% συγκρατούµενο ποσοστό στο κόσκινο 45µm 6

7 1. Αντικείµενο /Scope Με αυτό το σχέδιο κανονισµού προδιαγράφονται οι απαιτήσεις ή τα όρια που πρέπει να πληρούνται από τις ασβεστούχες ελληνικές τέφρες για τη χρήση τους ως ποζολανικά πρόσθετα µε υδραυλικές ιδιότητες τύπου ΙΙ (κατά ΕΝ 206-1, 2000) σε σκυρόδεµα (χυτό ή προκατασκευασµένο) καθώς επίσης και σε κονιάµατα και ενέµατα σε συνεργασία µε τσιµέντο Portland CEMI σύµφωνα µε ότι ορίζει το ΕΝ Το ποσό προσθήκης ή αντικατάστασης του τσιµέντου Portland καθορίζεται βάσει των µεθόδων k-value ή equivalent performance που προδιαγράφονται στο ΕΝ 206-1, ή βάσει ειδικής προδιαγραφής που να έχει συνταχθεί µετά από πειραµατική µελέτη και να έχει γίνει αποδεκτή από αρµόδιο φορέα αξιολόγησης. Σχετικά µε τη διαδικασία παραγωγής, εφαρµογής, συντήρησης των σκυροδεµάτων µε ΙΤ ακολουθούνται οι κατά περίπτωση ισχύουσες προδιαγραφές. Πεδίο εφαρµογής αποτελούν οι κατασκευές µε φέρον σκυρόδεµα ή και προϊόντα σκυρ/τος στα οποία η αντικατάσταση του τσιµέντου Portland αποφέρει οικονοµικά και τεχνικά οφέλη. Συνιστάται η ιπτάµενη τέφρα να χρησιµοποιείται σε οπλισµένα σκυρ/τα, ως υποκατάστατο του τσιµέντου σε ποσοστό <40% του τσιµέντου Portland ενώ για άοπλα σκυροδέµατα η ΙΤ µπορεί να αντικαταστήσει µεγαλύτερα ποσοστά τσιµέντου Portland ανάλογα µε τις απαιτήσεις του σκυρ/τος όσον αφορά τα µηχανικά χαρακτηριστικά και την ανθεκτικότητα που προδιαγράφονται στο έργο. Η ταυτόχρονη προσθήκη ΙΤ και άλλων πρόσθετων υλικών στο σκυρόδεµα µε τσιµέντο Portland δεν αποκλείεται αλλά δεν αποτελεί αντικείµενο του κανονισµού αυτού. 7

8 2. Συνισχύοντα Πρότυπα Normative References Αναφέρονται τα σχετικά Ευρωπαϊκά και ASTM πρότυπα. Στην βιβλιογραφία υπάρχουν επίσης τα σχετικά Καναδικά και Ισπανικά πρότυπα. Οι σχετικές Ισπανικές προδιαγραφές αναφέρονται επειδή είναι το πρώτο εθνικό πρότυπο ευρωπαϊκής χώρας που αφορά ασβεστούχες τέφρες (UNE 83420) και είναι εν ισχύει. Επισηµαίνεται ότι: το πρότυπο EN που συνοδεύει το ΕΝ δεν µπορεί να εφαρµοστεί στην περίπτωση των ασβεστούχων τεφρών. Τα Καναδικά πρότυπα εµφανίζουν την µεγαλύτερη προσαρµοστικότητα στις ιδιαιτερότητες των ΙΤ ώστε να επιτυγχάνεται όσο το δυνατό µεγαλύτερη αξιοποίηση των ιδιοτήτων των ΙΤ. EN EN 196-1: 1994 EN 196-2: 1994 EN 196-3: 1994 EN 196-6: 1989 EN 196-7: 1989 EN EN 197-1:/ELOT EN 206-1: 2000 EN 451-1: 2000 EN 451-2: 1994 ASTM D ASTM D ASTM D Fly ash for concrete Part 1 : Definition, specifications and conformity criteria Methods of testing cement- Determination of strength Methods of testing cement- Chemical analysis of cement Methods of testing cement- Determination of setting time and soundness Methods of testing cement- Determination of fineness Methods of testing cement- Methods of taking and preparing samples of cement Methods of testing cement- Determination of chloride, carbon dioxide and alkali content of cement Cement Part 1: Composition, specification and conformity criteria for common cements Concrete Part 1: Specification, production, performance and conformity Methods of testing fly ash- Part 1: Determination of free calcium oxide content Methods of testing fly ash- Part 2: Determination of fineness by wet sieving Standard test method for determination of total combustible and carbonate carbon in solid residues from coal and coke. Standard test method for major and minor elements in coal and coke ash by Atomic Absorption Standard test method for sulfur in ash from coal, coke and residues from coal combustion using high temperature tube furnace combustion method with 8

9 ASTM E ASTM E ASTM E ASTM E ASTM E ASTM E ASTM (reapproved 96) ASTM D1193 infrared absorption. Standard test method for loss-on-drying by thermo- Gravimetry. Standard terminology relating to thermal analysis Standard practice for description of thermal analysis apparatus. Standard test method for compositional analysis by thermogravimetry. Standard terminology relating to thermophysical properties Standard practics for dissolution of refuse-derived fyel ash samples for analyses of metals Standard test method for Analyses of Metals in refuse-derived fuel by Atomic Absorption Spectroscopy Specification for Reagent Water 9

10 3. Ορισµοί / Definitions Για τους σκοπούς αυτής της προδιαγραφής ισχύουν οι παρακάτω ορισµοί. Οι τιµές που εµφανίζονται στους ορισµούς δεν αποτελούν κριτήρια αποδοχής. 3.1 Προσθήκη Τύπου ΙΙ Λεπτόκοκκο ανόργανο, ποζολανικό ή λανθάνον (latent) υδραυλικό υλικό που µπορεί να προστεθεί στο σκυρόδεµα, έτσι ώστε να βελτιώσει κάποιες ιδιότητές του ή έτσι ώστε να πετύχει ειδικές ιδιότητες (βλέπε ΕΝ 206-1) 3.2 Ιπτάµενη τέφρα Λεπτόκοκκο υλικό αποτελούµενο από κυρίως σφαιρικά, υαλώδη σωµατίδια, προερχόµενα από την καύση κονιορτοποιηµένου άνθρακα. Έχει ποζολανικές ιδιότητες και περιέχει απαραίτητα SiO 2 και Al 2 O 3, µε την περιεκτικότητα σε ενεργό SiO 2 όπως αυτή ορίζεται στο ΕΝ να είναι τουλάχιστον 25% κ.β. Η ιπτάµενη τέφρα λαµβάνεται µε την ηλεκτροστατική ή µηχανική αποµάκρυνση τεφρωδών σωµατιδίων από τους καπναγωγούς κλιβάνων που καίνε κονιορτοποιηµένο άνθρακα Ακατέργαστη Ιπτάµενη Τέφρα Είναι η ιπτάµενη τέφρα που διατίθεται όπως συλλέγεται ή µετά από στοιχειώδη οµογενοποίηση επιλεκτικά συλλεγόµενου υλικού Κατεργασµένη Ιπτάµενη Τέφρα Είναι η ιπτάµενη τέφρα η οποία, µετά την (επιλεκτική ή µη) συλλογή της, αλέθεται και ενδεχόµενως παράλληλα µε την άλεση της, ενυδατούται µερικώς εντός του µύλου. 3.3 Πρότυπο τσιµέντο Επιλεγµένο τσιµέντο Portland τύπου CEM I, κατηγορίας αντοχής 42,5 ή µεγαλύτερης, που να πληροί την προδιαγραφή ΕΝ 197-1, θα χρησιµοποιείται για την πραγµατοποίηση των απαραίτητων δοκιµών που καταδεικνύουν τη συµµόρφωση ή µη µε τις απαιτήσεις των και παρακάτω. 10

11 Το τσιµέντο της δοκιµής επιλέγεται από τον παραγωγό της ιπτάµενης τέφρας και περιγράφεται αναλυτικότερα από τη λεπτότητα και την περιεκτικότητά του σε (tricalcium aluminate) και αλκάλια ως εξής: Λεπτότητα (Blaine) : Τουλάχιστον 300 m 2 /kg. Αργιλικό τριασβέστιο (C 3 A) : 6% έως 12% Αλκάλια (Na 2 O ισοδ.): 0,5% έως 1,2% 3.4 Πυκνότητα Σωµατιδίων Μέση πυκνότητα σωµατιδίων ιπτάµενης τέφρας, συµπεριλαµβανοµένων των κενών εντός των σωµατιδίων. 3.5 είκτης ενεργότητας / δραστικότητας Ποσοστό (%) της θλιπτικής αντοχής τυπικών πρισµατικών κονιαµάτων κατασκευασµένων µε το 75% του τσιµέντου δοκιµής και 25% ιπτάµενη τέφρα κ.β., προς τη θλιπτική αντοχή τυπικών πρισµατικών κονιαµάτων κατασκευασµένων µε το 100% του τσιµέντου δοκιµής, δοκιµασµένων στην ίδια ηλικία. 3.6 Συντελεστής δραστικότητας (k value) Ο συντελεστής δραστκότητας k (k-value) ορίζεται ως το µέρος της ιπτάµενης τέφρας (ή γενικότερα της ποζολάνης) που µπορεί να θεωρηθεί ως ισοδύναµο τσιµέντου Portland παρέχοντας ισοδύναµη συµπεριφορά (equivalent performance), δηλαδή ίσες τιµές ιδιοτήτων µε το σκυρόδεµα χωρίς ποζολάνη (προφανώς k=1 για τσιµέντο Portland). Ως τέτοια ιδιότητα σύγκρισης χρησιµοποιείται συχνά η θλιπτική αντοχή, παρά ταύτα και άλλες ιδιότητες µπορεί να χρησιµοποιηθούν όπως διαπερατότητα, ανθεκτικότητα, κλπ. 3.7 Αυτοέλεγχος Συνεχής στατιστικός έλεγχος ποιότητας της ιπτάµενης τέφρας βασισµένος στη δοκιµή δειγµάτων που λαµβάνονται από τον παραγωγό ή τον εκπρόσωπό του σε σηµείο /α πώλησης από την εγκατάσταση παραγωγής ιπτάµενης τέφρας. 3.8 Περίοδος ελέγχου Η περίοδος παραγωγής και διάθεσης που επιλέγεται για την αξιολόγηση των αποτελεσµάτων του αυτοελέγχου. 11

12 3.9 Χαρακτηριστική τιµή Τιµή συγκεκριµένης ιδιότητας εκτός της οποίας βρίσκεται ένα συγκεκριµένο ποσοστό το εκατοστηµόριο P k από όλο το πλήθος τιµών Προκαθορισµένη χαρακτηριστική τιµή Χαρακτηριστική τιµή µιας χηµικής ή φυσικής ιδιότητας η οποία σε περίπτωση ανώτατου ορίου δεν πρέπει να υπερβληθεί και στην περίπτωση κατώτατου ορίου πρέπει, τουλάχιστον, να επιτευχθεί Όριο τιµής µεµονωµένου αποτελέσµατος Τιµή µιας χηµικής ή φυσικής ιδιότητας η οποία για οποιοδήποτε µεµονωµένο αποτέλεσµα σε περίπτωση ανώτατου ορίου δεν πρέπει να υπερβληθεί και στην περίπτωση κατώτατου ορίου πρέπει, τουλάχιστον, να επιτευχθεί Αποδεκτή πιθανότητα αποδοχής CR Για δοσµένο πρόγραµµα δειγµατοληψίας, η επιτρεπόµενη πιθανότητα αποδοχής µιας ιπτάµενης τέφρας µε µια χαρακτηριστική τιµή έξω από την προκαθορισµένη χαρακτηριστική τιµή Πρόγραµµα δειγµατοληψίας Συγκεκριµένο πρόγραµµα που καθορίζει το/τα (στατιστικά) µέγεθος/µεγέθη δειγµάτων που θα χρησιµοποιηθούν, το εκατοστηµόριο P k, και την αποδεκτή πιθανότητα αποδοχής CR Στιγµιαίο δείγµα είγµα παρµένο την ίδια στιγµή και από το ίδιο µέρος, για τις ζητούµενες δοκιµές. Μπορεί να ληφθεί συνδυάζοντας µία ή παραπάνω διαδοχικές δειγµατοληψίες από συνεχείς παρτίδες (βλέπε ΕΝ 196-7). 12

13 4. Ταξινόµηση / Classification Οι Ελληνικές τέφρες µπορούν να ταξινοµηθούν ανάλογα µε τη χηµική σύστασή τους σε ΙΤ µέσης περιεκτικότητας σε CaO 10-15% όπως είναι η ΙΤ της Μεγαλόπολης µε ποζολανικά κυρίως χαρακτηριστικά και υψηλής περιεκτικότητας σε CaO όπως είναι η ΙΤ της Πτολεµαϊδας CaO >20% µε ποζολανικά και υδραυλικά χαρακτηριστικά. Ανάλογα µε την επεξεργασία που έχουν υποστεί πριν τη διάθεσή τους στο εµπόριο διακρίνονται σε ΙΤ: a. Ακατέργαστες b. Κατεργασµένες Στην κατηγορία a, συµπεριλαµβάνονται οι ΙΤ που διατίθενται όπως συλλέγονται ή µε στοιχειώδη οµογενοποίηση επιλεκτικά συλλεγόµενου υλικού και οι οποίες είναι δυνατόν να εµπίπτουν σε όρια ανάλογα µε τη χρήση που θα βρουν. Τέτοια όρια αναφέρονται στους κανονισµούς που αφορούν τη συγκεκριµένη χρήση όπως πχ είναι η χρήση ΙΤ στην κατασκευή οδοστρωµάτων στην οδοποιία. Συνήθως οι απαιτήσεις ανάπτυξης αντοχής είναι µικρές. Χαρακτηριστικό πεδίο εφαρµογής η ανάµιξη ΙΤ+έδαφος για υπόβαση οδοστρωµάτων. Στην κατηγορία b συµπεριλαµβάνονται οι ΙΤ που είναι δυνατό να υποκαταστήσουν ποσοστό τσιµέντου Portland στο σκυρόδεµα φερουσών κατασκευών. Για την παραγωγή κατεργασµένης τέφρας απαιτείται σύστηµα οµογενοποίησης, άλεσης/υδρόλυσης και ποιοτικού ελέγχου ώστε να αποδίδεται ένα υλικό που να εµπίπτει στις διατάξεις του κανονισµού αυτού. Αυτό προϋποθέτει ότι η τροφοδοσία του συστήµατος άλεσης υδρόλυσης θα γίνεται µε ένα προεπιλεγµένο υλικό µε ιδιότητες εντός ορίων (max or min). Η διαδικασία παραγωγής της επεξεργασµένης ΙΤ δεν αποτελεί αντικείµενο του παρόντος κανονισµού*. Το πεδίο αυτού του σχεδίου κανονισµού αφορά τις κατηγορίες α και b που είναι δυνατόν να προστεθούν στο σκυρόδεµα σύµφωνα µε τη λογική του ΕΝ206-1 (µέθοδοι συντελεστή δραστικότητας (k-value) και ισοδύναµης επίδοσης (equivalent performance). και * Εν τούτοις αναφέρεται ότι υπάρχει στον Ελληνικό χώρο σχετική τεχνογνωσία και εµπειρία που αναπτύχθηκε αποκτήθηκε κατά την κατασκευή του έργου του φράγµατος της Πλατανόβρυσης 13

14 5. Προδιαγραφές / Specifications 5.1. Γενικά Προδιαγράφονται οι απαιτήσεις της χηµικής σύστασης των φυσικών και µηχανικών ιδιοτήτων µε ανώτατα ή κατώτερα αποδεκτά όρια τιµών. Η συµµόρφωση µε τις τιµές αυτές εκτιµάται µε στατιστική αξιολόγηση βάσει µεθοδολογίας που αναπτύσσεται στο Κεφάλαιο 8 του ΕΝ που υιοθετείται µε σχετικές τροποποιήσεις εαν χρειάζεται. Οι µέθοδοι δοκιµασίας που προδιαγράφονται είναι µέθοδοι αναφοράς. ιαφορετικές µέθοδοι µπορούν να χρησιµοποιηθούν εφόσον έχει τεκµηριωθεί η σχέση τους µε τις µεθόδους αναφοράς. Οι ΙΤ θα αποθηκεύονται και παραδίδονται σε ξηρή κατάσταση ακολουθώντας αντίστοιχες διατάξεις του προτύπου που αφορά το τσιµέντο Απαιτήσεις χηµικής σύστασης Γενικά Τα αποτελέσµατα θα πρέπει να εκφράζονται ως ποσοστό βάρους ξηρής ΙΤ. Τυπική χηµική σύσταση σε οξείδια πρέπει να παρέχεται από τον προµηθευτή µετά από σχετικό αίτηµα του πελάτη. Οι µέθοδοι προσδιορισµού χηµικής σύστασης ακολουθούν τα πρότυπα που αναφέρονται σε κάθε µία. Ειδικότερα στα Παραρτήµατα Β1-Β7 περιγράφονται οι απαραίτητες προσαρµογές µε το δεδοµένο των ασβεστούχων ΙΤ Απώλεια πύρωσης (Α.Π., LOI) Προσδιορίζεται µε τη µέθοδο ΕΝ για χρόνο πύρωσης 1h. (Παράρτηµα B1) Ορίζεται Α.Π 5% κατά µάζα (κατηγορία Α κατά ΕΝ 450-1) Το ποσοστό του άκαυστου άνθρακα εάν απαιτείται µπορεί να προσδιορισθεί σύµφωνα µε το πρότυπο ASTM D6316(2000) (Παράρτηµα B1α) Χλωριόντα (Cl - ) To περιεχόµενο ποσοστό χλωριόντων Cl - προσδιορισµένο σύµφωνα µε το ΕΝ (Παράρτηµα Β2) δεν πρέπει να ξεπερνά το 0.10% κατά µάζα 14

15 5.2.4 Θειικά (SO 3 ) To ποσοστό των θειϊκών εκπεφρασµένο ως SO 3 όπως προσδιορίζεται στο Παράρτηµα Β3 δεν πρέπει να ξεπερνά το 5,5% κατά βάρος. Σε περίπτωση που το προσδιορισθέν ποσοστό SO 3 ευρίσκεται µεταξύ 5,5 και 7% κατά µάζα, η ΙΤ δεν απορρίπτεται εφόσον εµπίπτει στις άλλες απαιτήσεις, αλλά ακολουθείται η πρόταση των Καναδικών κανονισµών CAN/CSA-A235-M86 όπου εάν υπάρχει θετική αξιόπιστη έκθεση βασισµένη σε πειραµατική µελέτη, η ΙΤ γίνεται αποδεκτή Ελεύθερη άσβεστος (CaOf ) Το ποσοστό ελευθέρας ασβέστου στην κατηγορία τεφρών b [όπως προσδιορίζεται µε τη µέθοδο ΕΝ (Παράρτηµα Β4α)] δεν πρέπει να ξεπερνά το 3% κατά µάζα. Στις περιπτώσεις όπου αυτό είναι µεγαλύτερο, τότε κατά την κατεργασία άλεσης της τέφρας γίνεται και µερική ενυδάτωση της, προς Ca(OH) 2, µέσα στον µύλο. Στην περίπτωση αυτή το CaOf της τέφρας προσδιορίζεται από την διαφορά : CaOf = CaOf (κατά ΕΝ 451-1) CaO (ως Ca(OΗ) 2 ) Το CaO που ευρίσκεται ως Ca(OΗ) 2 προσδιορίζεται έµµεσα σύµφωνα µε την µεθοδολογία που περιγράφεται στο παράρτηµα Β4β ( προσδιορισµός του Ca(OH) 2 σε δείγµατα ενυδατωµένης ιπτάµενης τέφρας µε θερµοσταθµική ανάλυση ασβεστίου) ιοξείδιο του πυριτίου (SiO 2 ), οξείδιο αλουµινίου (Al 2 O 3 ) και οξείδιο σιδήρου (Fe 2 O 3 ) Προσδιορίζονται σύµφωνα µε τη µέθοδο που περιγράφεται στα παραρτήµατα Β5α και Β5β. Το παράρτηµα Β5α περιγράφει την διαλυτοποίηση δειγµάτων Ιπτάµενης τέφρας για αναλύσεις µετάλλων ενώ το παράρτηµα Β5β περιγράφει την ανάλυση Cα, Fe, Mg, K, Na και Si σε ασβεστούχες ιπτάµενες τέφρες λιγνίτη µε τη µέθοδο της Φασµατοφωτοµετρίας Ατοµικής Απορρόφησης. εν προτείνεται όριο στο άθροισµα. Εφόσον συνισχύουν οι φυσικοχηµικές απαιτήσεις προτείνεται στην περίπτωση των ελληνικών τεφρών να προσδιορίζεται το αδιάλυτο υπόλειµµα κατά ΕΝ (Παράρτηµα Β6) το οποίο θα πρέπει να είναι 20%. Κατά απαίτηση του πελάτη µπορεί να προσδιορίζεται το ενεργό πυρίτιο SiO 2 όπως ορίζεται στο ΕΝ και το οποίο πρέπει να είναι τουλάχιστον 25% κ.β. Το αδιάλυτο υπόλειµµα προσδιοριζόµενο κατά ΕΝ (Παράρτηµα Β6) θα πρέπει να είναι 20%. 15

16 Αλκάλια Προσδιορίζονται σύµφωνα µε τη µέθοδο που περιγράφεται στα παραρτήµατα Β5α και Β5β και εκφράζονται ως ισοδύναµο Να 2 Ο. εν πρέπει να υπερβαίνουν το 5% κατά µάζα Φυσικοµηχανικές απαιτήσεις Λεπτότητα άλεσης Ορίζεται ως ποσοστό επί τοις % συγκρατουµένου υλικού στο 45µm κόσκινο. Η υγρά κοσκίνηση κατά ΕΝ δεν συνιστάται για τις ασβεστούχες τέφρες µε υδραυλικές ιδιότητες. Για τέφρες τύπου a προτείνεται max συγκρατούµενο 45% στο κόσκινο 45µm. Για τέφρες τύπου b προτείνεται max συγκρατούµενο 30%. Αποδεκτή απόκλιση ± 10% της δηλωµένης τιµής είκτης δραστικότητας H παρασκευή standard κονιαµάτων και ο προσδιορισµός θλιπτικής αντοχής θα γίνεται σύµφωνα µε το ΕΝ Ο δείκτης δραστικότητας στις 28 ηµ. και στις 90 ηµ. δεν πρέπει να είναι µικρότερος από 75% και 85% αντίστοιχα. Για την κατηγορία ΙΤ(b) προτείνεται επιπλέον σε περίπτωση υψηλών ποσοστών προσθήκης στο σκυρόδεµα, ο έλεγχος θλιπτικής αντοχής µε την αντίστοιχη διαδικασία του ΕΝ αλλά µε ανάµιγµα 50/50 ΙΤ /πρότυπο τσιµέντου CEMI, που είναι ενδεικτικό της υδραυλικής δραστικότητας των ασβεστούχων. Επίσης ενδείκνυται ο έλεγχος αντοχής των 7 ηµερών σε σύγκριση µε πρότυπο δείγµα µε το πρότυπο τσιµέντο Portland Σταθερότητα όγκου Μέθοδος Le Chatelier Προτείνεται η δοκιµασία σύµφωνα µε ΕΝ να γίνεται σε µίγµατα 30% ΙΤ+70% Portland τσιµέντο καθώς και επιπροσθέτως σε µίγµα 50% ΙΤ+50% Portland σε περιπτώσεις υψηλών ποσοστών προσθήκης στο σκυρόδεµα. Η διαστολή δεν πρέπει να ξεπερνά τα 10mm (η έκθεση των πλακούντων µπορεί να γίνει εναλλακτικά σε ατµό - Βλέπε τροποποιηµένη µέθοδο ΕΝ 196-3). Σε περίπτωση µη αποδεκτού αποτελέσµατος να ελέγχεται µε τη µέθοδο του αυτόκλειστου ΑSTM C151-93a. 16

17 5.3.4 Πυκνότητα σωµατιδίων Προσδιορίζεται σύµφωνα µε ΕΝ και δεν πρέπει να αποκλίνει περισσότερο από 150kg/m 3 από τη δηλωµένη τιµή Υγρασία Η υγρασία των ασβεστούχων τεφρών πρέπει να είναι <1,0% και να ελέγχεται βάσει του ASTM C311-98b, παράγραφοι 11 και 12 (Παράρτηµα 7) Χρόνος πήξεως Η αρχή χρόνου πήξης προσδιορίζεται σε πάστα µίγµατος τσιµέντου / ΙΤ : 75% / 25% κατά µάζα σύµφωνα µε ΕΝ196-3 και δεν πρέπει να παρουσιάζει απόκλιση µεγαλύτερη από (-) 1 ώρα ή (+) 2 ώρες από το αντίστοιχο χρόνο προτύπου δείγµατος µε 100% τσιµέντο. Οι απαιτήσεις για το χρόνο πήξης πρέπει να συµφωνούν µε ότι προδιαγράφεται στο ΕΝ Προτείνεται επιπροσθέτως για την κατηγορία IT b των ελληνικών τεφρών να γίνονται µετρήσεις και σε αναµίγµατα τσιµέντου / τέφρας : 50%/50% και να δίνονται οι τιµές του χρόνου συγκριτικά µε το πρότυπο σε περιπτώσεις υψηλών ποσοστών προσθήκης στο σκυρόδεµα Συµβατότητα µε πρόσµικτα (chemical admixtures) Οι ελληνικές ιπτάµενες τέφρες α και β µπορούν να χρησιµοποιηθούν στο σκυρόδεµα σε συνδυασµό µε όλα τα πρόσµικτα που εµπίπτουν στις αντίστοιχες προδιαγραφές για τη χρήση τους. Η αποτελεσµατικότητα του κάθε πρόσµικτου όσον αφορά τον τύπο, δοσολογία, συνθήκες περιβάλλοντος και χρόνο προσθήκης πρέπει να καθορίζεται µε προηγούµενη πειραµατική µελέτη σε δοκιµαστικά µείγµατα (trial mixes). 6. ειγµατοληψία Στιγµιαία δείγµατα, ισοµερώς κατανεµηµένα κατά την διάρκεια της περιόδου παραγωγής, λαµβάνονται από το σηµείο διάθεσης για χύδην µεταφορά ή για συσκευασία σε κατάλληλα σακκιά. Εναλλακτικά τα δείγµατα λαµβάνονται από τα συστήµατα της χύδην µεταφοράς ή τα σακκιά χρησιµοποιώντας τον εξοπλισµό και την αρχή που περιγράφονται στο ΕΝ Προκειµένου να πραγµατοποιηθούν όλες οι αναλύσεις και οι δοκιµές από τις οποίες θα δειχθεί η συµµόρφωση ή όχι µε τις απαιτήσεις που περιγράφηκαν στην παράγραφο 5, απαιτείται ένα αντιπροσωπευτικό εργαστηριακό δείγµα ξηρής ιπτάµενης τέφρας 17

18 τουλάχιστον 0.5kg. To δείγµα αυτό θα ληφθεί µε υποδιαίρεση, όπως είναι ο τεταρτοµερισµός, ενός στηγµιαίου δείγµατος τουλάχιστον 2 kg. Το εργαστηριακό δείγµα πρέπει να ξηρανθεί σε ένα καλώς αεριζόµενο φούρνο στους 105±5 ο C έως σταθερού βάρους και ακολούθως να ψυχθεί σε ξηρή ατµόσφαιρα 7. Κριτήρια συµµόρφωσης Τα κριτήρια συµµόρφωσης αναφέρονται στο παράρτηµα Γ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Papayianni I., Strength and Bond Data for Greek High-Lime Fly Ash Concrete, ACI-SP-91, Editor V. M. Malhotra, Volume 1, Detroit 1986, pp Papayianni I., Long-time Study of Pozzolanic Materials Performance in Durability of Reinforced Concrete, 3 rd Int. Conf. on Durability of Building Materials and Components, Technical Center of Finland (VTT), Espoo, August , Vol. 3, pp CAN / CSA A235-M86 Supplementary Connenting Materials 4. Papayianni I., An Investigation on the Pozzolanicity and hydraulic Reactivity of a High-Calcium Fly Ash, Magazine of Concrete Research, Vol. 39, No 138, March 1987, pp ACI 226 3R 89 Use of fly ash in concrete 6. UNE (5/3/91) (Spain) Concrete Additions, fly ashes, specifications for fly ashes with a CaO Content in excess of 10% 7. Papayianni I., Performance of a High-Calcium Fly Ash in Roller Compacted Concrete, ACI SP-132, Vol. 1, Editor V. M. Malhotra, Detroit, 1992, pp Public Power Corporation, Hydroelectric Project of Platanovryssi, Development Department of the Public Power Corporation of Greece, Contract PLH-2. Construction of RCC Dam, Technical Specifications, ATHENS Papadakis, V.G., M.N. Fardis, and C.G. Vayenas, "Hydration and Carbonation of Pozzolanic Cements", ACI Mat. J., 89(2), 1992, pp Papayianni I. High Calcium Fly Ash Grouts Proc. Concrete 2000 Economic and Durable Construction Through Excellence Editors R.K. Dhir, M.R. Johnes Vol 2. Sept pp Σ. Κόλλιας, Α. Σακελλαρίου,. Κλουκίνας, Β. Τσούκης, Σκυρόδεµα οδοστρωµάτων συµπυκνούµενο µε οδοστρωτήρα µε χρήση Ελληνικής Ιπτάµενης Τέφρας, 11 ο Ελληνικό Συνέδριο Σκυροδέµατος ΤΕΕ. Κέρκυρα

19 12. Οδηγία της Ε.Ε. για το χαρακτηρισµό των αποβλήτων: Abl.EG 1994, Nr. 5 S Malhotra, V.M. and Mehta P. K., Pozzolanic and Cementitious Materials, Gordon and Breach Publishers, 1996, pp Παπαγιάννη Ι. «Κανονισµοί για τη χρήση ιπτάµενων τεφρών στο σκυρόδεµα και ελληνικές ιπτάµενες τέφρες», Πρακτικά 12 ου Ελληνικού συνεδρίου Σκυρ/τος, Λεµεσός 1996, σελ Papayianni I. and Mavria P., Durability Testing of Roller Compacted Concrete of Platanovryssi Dam, Proceeding of 12 th Hellenic Symposium on Concrete. Edited by Technical Chamber of Greece, Lemessos, October 29-31, 1996, pp Kravaritis A., Tsimas S., Moutsatsou A., Tsiknakou Y., Utilization of Fly Ash for Construction of Dams by RCC Method, Proc. Power-Gen 96, Europe, Vol. 1, 1996, pp Papayianni I., Tsiknakou Y., Stefanakos J., Tsimas S., Spanos H., Use of Treated Greek Fly Ash in Roller Compacted Concrete, Proc. of 12 th Hellenic Symposium on Concrete. Edited by Technical Chamber of Greece, Lemessos, October 29-31, 1996, pp Έκθεση της ΕΠ- ΕΗ «Στοιχεία για τη διαχείριση της τέφρας και της ιλύος των λιγνιτικών ΑΗΣ της ΕΗ», Ιούλιος Τσίµας Σ., «Αναξιοποίητη µένει η ιπτάµενη τέφρα», Οικονοµικός Ταχυδρόµος, Φ21 (2246), 1997, σ Papayianni I., Cooperation of Cement-Fly Ash System in High-Paste Roller Compacted Concrete, Proc. of 10 th Int. Congress on the Chemistry of Cement, Gotenburg, Sweden, June 2-6, 1997, Vol. 3, Bii086, 4pp 21. Τσίµας Σ., "Ελληνική Τέφρα Α.Ε. Γιατί όχι? ή η τελευταία ευκαιρία της ιπτάµενης τέφρας", Πρακτικά διηµερίδας για τις προοπτικές των Ελληνικών Ιπταµένων τεφρών, Κοζάνη, (1997), Τόµος Ι, σ Τσίµας Σ., Μουτσάτσου-Τσίµα Α., "Εµπειρία από την λειτουργία της µονάδας άλεσης κατεργασίας τέφρας στην Πτολεµαίδα", Πρακτικά διηµερίδας για τις προοπτικές των Ελληνικών Ιπταµένων τεφρών, Κοζάνη, (1997), Τόµος Ι, σ Α. Σακελλαρίου, Α. Παπαθανασίου, Κ. Τσιφλάς, Συµβολή του Εργαστηρίου Σκυροδέµατος του Κ ΕΠ/ΤΕ Υ στις διεργαστηριακές δοκιµές για αξιοποίηση των Ελληνικών Ιπταµένων Τεφρών ιηµερίδα : Χρήση της Ιπτάµενης Τέφρας στις κατασκευές. ΚΤΕΣΚ, Κοζάνη Α. Σακελλαρίου, Γ. Παυλάκης, Α. Καραγγελής, οκιµές άµεσου εφελκυσµού σε δοκίµια κυλινδρούµενου σκυροδέµατος µε χρήση Ιπτάµενης Τέφρας από το 19

20 φράγµα της Πλατανόβρυσης της ΕΗ ιηµερίδα :Χρήση της Ιπτάµενης Τέφρας στις κατασκευές. ΚΤΕΣΚ. Κοζάνη Σ. Κόλλιας, Α Σακελλαρίου, Χρήση της Ιπτάµενης Τέφρας σε εργαστηριακές δοκιµές διερεύνησης των ιδιοτήτων του κυλινδρούµενου σκυροδέµατος για χρήση στην οδοστρωσία ιηµερίδα :Χρήση της Ιπτάµενης Τέφρας στις κατασκευές. ΚΤΕΣΚ. Κοζάνη Παπαδάκης, Ε.Γ. και E.J. Pedersen, «Παραγωγή, Αξιολόγηση και Χρήση Ιπτάµενης Τέφρας στις Κατασκευές στην ανία», ιηµερίδα: Χρήση των Ελληνικών Ιπτάµενων Τεφρών στις Κατασκευές, ΓΓΕΤ-ΚΤΕΣΚ, Κοζάνη, Μπούσιος Α. και Ε.Γ. Παπαδάκης, «Μελέτη Σκοπιµότητας Βιωσιµότητας του Εργοστασίου Επεξεργασίας Ιπτάµενης Τέφρας Πτολεµαϊδας», Έκθεση προς την ΑΝ.ΚΟ ΑΕ, ΚΤΕΣΚ, Αθήνα, Σεπτέµβριος Α. Σακελλαρίου Ελληνικές Ιπτάµενες Τέφρες στο Σκυρόδεµα Μελέτη βάσει πεπραγµένων της Οµάδας Εργασίας για την σύνταξη κανονισµού χρήσης Ιπτάµενης Τέφρας στο άοπλο σκυρόδεµα. Έκδοση Κ ΕΠ/ ΕΗ EΛΛΗΝΙΚΟΣ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΚΥΡ/ΤΟΣ Υλικά Παρασκευή και έλεγχος σκυρ/τος ΕΚ ΟΣΗ Papadakis, V.G., "Experimental Investigation and Theoretical Modeling of Silica Fume Activity in Concrete", Cement and Concrete Research, 29(1),1999, pp Papadakis, V.G., E.J. Pedersen, and H. Lindgreen, "An AFM-SEM Investigation of the Effect of Silica Fume and Fly Ash on Cement Paste Microstructure", Journal of Materials Science, 34(4), 1999, pp Papadakis, V.G., "Effect of Fly Ash on Portland Cement Systems. Part I: Low- Calcium Fly Ash", Cement and Concrete Research, 29(11), 1999, pp Papadakis, V.G., "Effect of Fly Ash on Portland Cement Systems. Part II: High- Calcium Fly Ash", Cement and Concrete Research, 30(10), 2000, pp Papadakis, V.G., "Effect of Supplementary Cementing Materials on Concrete Resistance Against Carbonation and Chloride Ingress", Cement and Concrete Research, 30(2), 2000, pp Papayianni I. Utilization of High Volume Fly Ash Concrete for Roller compacted concrete Dams ACI Conference on Concrete Technology for Sustainable Development in the Twenty First Century edited by P.K. Mehta February 1999, pp Tsimas, S., V.G. Papadakis, and S. Antiochos, "Study and Upgrade of Supplementary Materials for Cement and Concrete", International Symposium: Cement and Concrete Technology in the 2000s, Istanbul, September

21 37. Papadakis, V.G. and S. Tsimas, "Use of Supplementary Cementing Materials for Sustainable Building-Sector Growth"; Final Report to European Commission, Project No. HPMF-CT , National Technical University of Athens, Athens, June Tsimas S., "Beneficiation of high calcium fly ash in Greece", Invited for presentation in the conference, Fly ash from power plants, October 2001, Poland, Proc. P Papayianni I. High Calcium Fly Ash Applications in concrete Construction invited presentation at the 7 th CANMET/ACI Int. Conf. on Fly Ash, Silica Fume, Slags and Natural Pozzolans in Concrete, Madras July Mira, P., V.G. Papadakis, and S. Tsimas, "Effect of Lime Putty Addition on Structural and Durability Properties of Concrete", Cement and Concrete Research, 32(5), 2002, pp Papadakis, V.G. and S. Tsimas, "Supplementary Cementing Materials in Concrete. Part I: Efficiency and Design", Cement and Concrete Research, Vol. 32 (2002), pp Papadakis, V.G., S. Antiohos, and S. Tsimas, "Supplementary Cementing Materials in Concrete. Part II: Fundamental Estimation of the Efficiency Factor", Cement and Concrete Research, Vol 32 (2002), pp ASTM C Standard test methods for sampling and testing fly ash or natural pozzolan for use as mineral admixture in Portlant cement concrete. 44. ASTM C Standard Specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use as mineral admixture in Portland cement concrete 45. Papadakis, V.G. and S. Tsimas, "Greek Supplementary Cementing Materials and their Incorporation in Concrete", Cement and Concrete Composites, accepted (2003). 46. Papayianni I. and Valiassis Th. Heat Deformations of Fly Ash Concrete accepted for publication in the Special Issue of the Magazine Cement and Concrete Composites, editor N. Swamy. 21

22 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΕΣ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ ΧΗΜΙΚΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ ΙΠΤΑΜΕΝΩΝ ΤΕΦΡΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΣΒΕΣΤΙΟ Παράρτηµα Β1 : Προσδιορισµός απώλειας πύρωσης σε δείγµατα Ιπτάµενης Τέφρας 1. Σκοπός Αυτή η µεθοδολογία περιγράφει τον προσδιορισµό της απώλειας πύρωσης σε δείγµατα ιπτάµενης τέφρας, στους 975 ο + 25 ο C και σε οξειδωτική ατµόσφαιρα (παρουσία αέρα). 2. Περίληψη Ορισµένο βάρος δείγµατος ιπτάµενης τέφρας πυρώνεται στους 975 ο παρουσία αέρα και για καθορισµένο χρονικό διάστηµα ο C 3. Πρότυπα αναφοράς EN 196 2/12 ος 1994, παράγραφος 7 (Προσδιορισµός απώλειας πύρωσης σε δείγµατα τσιµέντου) pren 450-1/2001, (Χρήση της ιπτάµενης τέφρας στο σκυρόδεµα), παράγραφος Πεδίο εφαρµογής Αυτή η µεθοδολογία µπορεί να εφαρµοστεί σε οποιοδήποτε εργαστηριακό προς ανάλυση δείγµα ιπτάµενης τέφρας ασβεστο-αργιλο-πυριτικής σύστασης. 5. Εξοπλισµός - Αναλυτικός ζυγός ακριβείας µε ικανότητα ζύγισης± 0,1 mg. - Κλίβανος υψηλής θερµοκρασίας, φυσικά εξαεριζόµενος και µε ικανότητα ρύθµισης θερµοκρασίας τουλάχιστον στους 1000 ο C. - Εργαστηριακός ξηραντήρας ο οποίος περιέχει άνυδρο υπερχλωρικό µαγνήσιο (Mg(ClO 4 ) 2 ), ή άλλο αφυγραντικό µέσο. - Χωνευτήριο πορσελάνης, χωρητικότητας ml, µε κατάλληλο κάλυµµα. 6. Αντιδραστήρια ιαδικασία - Πυρώνουµε το χωνευτήριο πορσελάνης στους ο C, µέχρι σταθερού βάρους (*) 22

23 - Ζυγίζουµε το χωνευτήριο πορσελάνης (Α g). - Μηδενίζουµε τον ζυγό, µε το χωνευτήριο επάνω στον δίσκο ζύγισης. - Ζυγίζουµε 1g + 0,05 g (Β g) ξηρού δείγµατος ιπτάµενης τέφρας (µέσα στο χωνευτήριο πορσελάνης). - Καλύπτουµε το χωνευτήριο µε το κάλυµµα του και το τοποθετούµε στον κλίβανο υψηλής θερµοκρασίας, στους ο C. - Μετά από πύρωση 20 λεπτών, αποµακρύνουµε το κάλυµµα και αφήνουµε το χωνευτήριο στον φούρνο επιπλέον για 40 λεπτά. - Βγάζουµε το χωνευτήριο πορσελάνης από τον φούρνο, το τοποθετούµε στον εργαστηριακό ξηραντήρα και το αφήνουµε να ψυχθεί (στη θερµοκρασία του εργαστηριακού χώρου). - Ζυγίζουµε το χωνευτήριο µε το περιεχόµενό του (το πυρωµένο υπόλειµµα δείγµατος (Γ g). - Επαναλαµβάνουµε τις διαδικασίες πύρωσης (για 15min στους ο C), ψύξης και ζύγισης του χωνευτηρίου και του περιεχοµένου του, µέχρι σταθερού βάρους (*). 8. Υπολογισµοί - Υπολογίζουµε την απώλεια πύρωσης, εκφρασµένη ως % κ. β. ξηρού δείγµατος, χρησιµοποιώντας τον τύπο: % Απώλεια πύρωσης] 1 =100 - [(Γ Α)/Β] x 100 όπου: Α : είναι το βάρος του άδειου χωνευτηρίου, σε g, Β : είναι το βάρος του προς ανάλυση ξηρού δείγµατος, σε g και Γ : είναι το βάρος του χωνευτηρίου + του πυρωµένου υπολείµµατος του δείγµατος, σε g. 9. Παρεµβολές & διόρθωση αποτελεσµάτων Οι θειούχες ενώσεις που περιέχονται στο ξηρό δείγµα της ιπτάµενης τέφρας, κατά την πύρωση του σε οξειδωτική ατµόσφαιρα (παρουσία αέρα) οξειδώνονται προς θειικές ενώσεις κατά την αντίδραση : S O 2 SO 4 2- Εποµένως η απώλεια πύρωσης, που προσδιορίζεται µε τη διαδικασία που περιγράφεται στη παράγραφο 6 αυτής της µεθόδου, είναι µικρότερη της πραγµατικής σε ποσοστό που αντιστοιχεί στην ισοδύναµη περιεκτικότητα του οξυγόνου που έχει αντιδράσει µε το ποσοστό των θειούχων του ξηρού δείγµατος της ιπτάµενης τέφρας (% S 2- ), η οποία είναι : 23

24 4 x 15,999/32,06 x (% S 2- ) = 1,996 x (% S 2- ) Η πραγµατική απώλεια πύρωσης του δείγµατος της ξηρής ιπτάµενης τέφρας προκύπτει µε προσαύξηση του αποτελέσµατος της παραγράφου 7 µε το ποσοστό 1,996 x (% S 2- ): Η πραγµατική απώλεια πύρωσης =% Απώλεια πύρωσης] 1 + 1,996 x (% S 2- ) Η περιεκτικότητα του δείγµατος της ξηρής ιπτάµενης τέφρας σε θειούχες ενώσεις βρίσκεται ως εξής: - Προσδιορίζουµε τη περιεκτικότητα του ξηρού δείγµατος της ιπτάµενης τέφρας σε θειικά (SO 4 2- ), όπως περιγράφεται στη σχετική µεθοδολογία. - Εκφράζουµε το αποτέλεσµα της ανάλυσης σε % κ. β. περιεκτικότητα ως SO 3 του ξηρού δείγµατος της τέφρας [: (% SO 3 ) αρχικό ]. - Προσδιορίζουµε τη περιεκτικότητα του πυρωµένου υπολείµµατος του δείγµατος της ιπτάµενης τέφρας (στους 975 ο + 25 ο ) σε θειικά (SO 4 2- ), όπως περιγράφεται στη σχετική µεθοδολογία. - Εκφράζουµε το αποτέλεσµα της ανάλυσης σε % κ. β. περιεκτικότητα ως SO 3 του ξηρού δείγµατος της τέφρας [: (% SO 3 ) τελικό ]. - Υπολογίζουµε τη περιεκτικότητα των θειικών (SO 4 2- ), που οφείλεται στην οξείδωση των θειούχων ενώσεων, από τη διαφορά των δύο παραπάνω προσδιορισµών: ( ) = [: (% SO 3 ) τελικό ]. - [: (% SO 3 ) αρχικό ], εκφρασµένη ως σε % κ. β. SO 3 του ξηρού δείγµατος της τέφρας - Υπολογίζουµε τη περιεκτικότητα του δείγµατος της ξηρής ιπτάµενης τέφρας σε θειούχες ενώσεις (% S 2- ), από τον τύπο: Εποµένως: (% S 2- ) = ( ) x 32,06/80,0622 = 0,4 x ( ). Η πραγµατική απώλεια πύρωσης =% Απώλεια πύρωσης] 1 + 1,996 x 0,4 x ( ) = Απώλεια πύρωσης] 1 + 0,8 x ( ) Άλλες δευτερεύουσες παρεµβολές θεωρούνται αµελητέες. 10. Συµπληρωµατικές πληροφορίες - (*) : Πύρωση µέχρι σταθερού βάρους: Εφαρµόζουµε τις διαδικασίες πύρωσης ψύξης στον εργαστηριακό ξηραντήρα και ζύγισης, µέχρι η διαφορά µεταξύ δύο διαδοχικών ζυγίσεων να είναι µικρότερη των 0,0005 g. - Εφόσον εφαρµοστεί η διόρθωση του αποτελέσµατος της απώλειας πύρωσης, που οφείλεται στις θειούχες ενώσεις ή σε οποιονδήποτε άλλο παράγοντα παρεµβολών, αυτό πρέπει να δηλώνεται στην έκθεση αποτελεσµάτων. 24

25 11. Τροποποιήσεις Στο σχέδιο προτύπου pren 450-1/2001, (Χρήση της ιπτάµενης τέφρας στο σκυρόδεµα), στη παράγραφο 5.2.2, αναφέρεται ότι η απώλεια πύρωσης πρέπει να προσδιορίζεται όπως αναφέρεται στο πρότυπο EN 196 2/12 ος 1994, παράγραφος 7 (Προσδιορισµός απώλειας πύρωσης σε δείγµατα τσιµέντου), αλλά µε τροποποίηση του χρόνου πύρωσης σε 1 ώρα. Επειδή δεν αναφέρονται επιπλέον στοιχεία ως προς την διαδικασία, σε αυτή τη µεθοδολογία προτείνουµε ο καταµερισµός του χρόνου της 1 ώρας, για τη πύρωση του δείγµατος µε και χωρίς το κάλυµµα του χωνευτηρίου, να είναι ανάλογος µε αυτόν που αναφέρεται στο πρότυπο EN (1:2). 25

26 Παράρτηµα Β1α : Προσδιορισµός ολικού και καύσιµου άνθρακα σε δείγµατα Ιπτάµενης Τέφρας 1. Σκοπός Αυτή η µεθοδολογία περιγράφει τον προσδιορισµό του ολικού και του καύσιµου άνθρακα, που περιέχεται σε δείγµατα ιπτάµενης τέφρας, µε την ταχεία µέθοδο καύσης του δείγµατος σε επαγωγικό φούρνο και τον ποσοτικό προσδιορισµό του παραγόµενου διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) µε την µέθοδο απορρόφησης στη περιοχή του υπερύθρου (IR). 2. Περίληψη 2.1 Για τον προσδιορισµό του ολικού άνθρακα Ορισµένο βάρος δείγµατος ξηρής ιπτάµενης τέφρας αναµιγνύεται µε κατάλληλα µέσα (οξειδωτικά και επιταχυντές καύσης), σε χωνευτήριο µιας χρήσης. Το µίγµα καίγεται, σε ρεύµα οξυγόνου, σε σωληνωτό κλίβανο και σε κατάλληλη θερµοκρασία. Η υγρασία και τα σωµατίδια που παράγονται κατά την καύση δεσµεύονται σε κατάλληλες παγίδες (γεµάτες από άνυδρο υπερχλωρικό µαγνήσιο). Ο άνθρακας του δείγµατος οξειδώνεται προς διοξείδιο του άνθρακα το οποίο µαζί µε τη περίσσεια οξυγόνου περνούν µέσω κυψελίδας, η οποία διαπερνάται από το ακτινοβολία της πηγής υπερύθρου. Το διοξείδιο του άνθρακα απορροφά σε συγκεκριµένο µήκος κύµατος του φάσµατος υπερύθρου. Καθώς τα αέρια διέρχονται µέσω της κυψελίδας, το διοξείδιο του άνθρακα απορροφά ενέργεια, µε αποτέλεσµα στον ανιχνευτή υπερύθρου να φθάνει λιγότερη ενέργεια. Όλη η υπόλοιπη υπέρυθρη ενέργεια εµποδίζεται να φθάσει στον ανιχνευτή µε κατάλληλο φίλτρο. Η απορρόφηση της ενέργειας του φάσµατος υπερύθρου µπορεί να αποδοθεί µόνο στο διοξείδιο του άνθρακα Η συγκέντρωση του είναι ανάλογη της µεταβολής της ενέργειας που φθάνει στον ανιχνευτή. Η ίδια κυψελίδα χρησιµοποιείται σαν θάλαµος και αναφοράς και µέτρησης. 2.2 Για τον προσδιορισµό του καύσιµου άνθρακα Ορισµένο βάρος δείγµατος ξηρής ιπτάµενης τέφρας οξυνίζεται µε ισχυρό οξύ για τη διάσπαση των ανόργανων ανθρακικών ενώσεων. Μετά την αποµάκρυνση των ανθρακικών το υπόλειµµα του δείγµατος ξηραίνεται ήπια Στο ξηρό υπόλειµµα, που περιέχει τον καύσιµο άνθρακα του ξηρού δείγµατος της ιπτάµενης τέφρας, προσδιορίζεται ο άνθρακας µε τη ίδια ταχεία τεχνική που αναφέρθηκε στη παράγραφο Πρότυπα αναφοράς ASTM D (ASTM D ) 26

27 4. Πεδίο εφαρµογής Αυτή η µεθοδολογία µπορεί να εφαρµοστεί σε οποιοδήποτε εργαστηριακό προς ανάλυση δείγµα ιπτάµενης τέφρας ασβεστο-αργιλο-πυριτικής σύστασης. 5. Εξοπλισµός Για την εκτέλεση αυτής της µεθοδολογίας χρειάζεται αυτόµατος αναλυτής άνθρακα για τον προσδιορισµό του άνθρακα µε τη τεχνική της απορρόφησης στη περιοχή υπερύθρου, που διατίθεται στο εµπόριο από αρκετούς κατασκευαστικού Οίκους. Ο αναλυτής άνθρακα πρέπει να έχει ενσωµατωµένο σωληνωτό φούρνο, θερµαινόµενο ηλεκτρικά ή επαγωγικά, ικανό να αναπτύξει υψηλή θερµοκρασία, τέτοια ώστε να είναι επαρκής για τη πλήρη µετατροπή του άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα. Λεπτοµέρειες ως προς τη δοµή τέτοιων αναλυτών και των παρελκοµένων αυτών αναφέρονται στα Τεχνικά φυλλάδια των Κατασκευαστικών Οίκων. Οι αναλυτές αυτοί πρέπει επίσης να έχουν βαθµονοµηθεί µε τη χρήση επικυρωµένων υλικών αναφοράς(crμ s), έτσι ώστε να καλύπτουν τη περιοχή συγκεντρώσεων του άνθρακα των δειγµάτων τέφρας που αναλύονται. Σηµείωση: - Αρκετοί Κατασκευαστικοί Οίκοι διαθέτουν αυτόµατους αναλυτές ταυτόχρονης ανάλυσης άνθρακα και θείου. - Αρκετοί Κατασκευαστικοί Οίκοι διαθέτουν αυτόµατους αναλυτές άνθρακα µε διαφορετικό σύστηµα ανίχνευσης του παραγόµενου διοξειδίου του άνθρακα (από εκείνο του IR, που αναφέρεται σε αυτή τη µέθοδο). 6. Αντιδραστήρια Κατά την εκτέλεση αυτής της µεθοδολογίας χρησιµοποιούνται µόνο αντιδραστήρια αναλυτικής καθαρότητας: - Επιταχυντές καύσης, ανάλογα µε τις συστάσεις του Κατασκευαστή της συσκευής. - Οξυγόνο καθαρότητας 99,5 % min. - ιάλυµα νιτρικού οξέος, 10 %. 7. ιαδικασία 7.1 Προετοιµασία της συσκευής Πρέπει να γίνει σύµφωνα µε τις οδηγίες του Κατασκευαστή. 7.2 Βαθµονόµηση του συστήµατος ανίχνευσης δια υπέρυθρων. Επιλέγονται Πιστοποιηµένα Υλικά Αναφοράς µε γνωστές τιµές άνθρακα, επί ξηρού, στη περιοχή συγκεντρώσεων των δειγµάτων που θα αναλυθούν. Για την αρχική βαθµονόµηση και τον περιοδικό έλεγχο της καµπύλης βαθµονόµησης του οργάνου (ευθεία γραµµή), χρειάζονται τουλάχιστον τρία πρότυπα υλικά για κάθε περιοχή συγκεντρώσεων άνθρακα. ύο από τα πρότυπα πρέπει να καλύπτουν την περιοχή συγκέντρωσης των τιµών του άνθρακα και το τρίτο πρέπει να είναι κοντά στο µέσον της αναµενόµενης περιοχής. 27

28 Όταν εκτελείται βαθµονόµηση ενός σηµείου πρέπει να χρησιµοποιείται ένα πρότυπο υλικό µε τιµή άνθρακα υψηλότερη από την αναµενόµενη περιοχή των δειγµάτων που θα αναλυθούν. 7.3 ιαδικασία βαθµονόµησης Ορισµένη ποσότητα από το κάθε πρότυπο υλικό αναφοράς (CRM s) ξηραίνεται µέχρι σταθερού βάρους και φυλάσσεται σε εργαστηριακό ξηραντήρα. Η συσκευή βαθµονοµείται σύµφωνα µε τις Οδηγίες του Κατασκευαστή, χρησιµοποιώντας για το κάθε υλικό αναφοράς αποτελέσµατα πέντε προσδιορισµών, τα οποία πρέπει να βρίσκονται µέσα στα όρια αβεβαιότητας της πιστοποιηµένης περιεκτικότητας τους σε άνθρακα. 7.4 Περιοδικός έλεγχος βαθµονόµησης. Σε τακτά χρονικά διαστήµατα ελέγχεται τόσο η σταθερότητα της συσκευής όσο και η βαθµονόµηση της, µε την ανάλυση ενός δείγµατος ελέγχου. Το δείγµα αυτό µπορεί να είναι ή ένα από τα πιστοποιηµένα Υλικά Αναφοράς, που χρησιµοποιήθηκε στη βαθµονόµηση της συσκευής, ή οποιοδήποτε άλλο υλικό αναφοράς µε πιστοποιηµένη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Από τα αποτελέσµατα του περιοδικού ελέγχου της συσκευής αποφασίζεται η τυχόν επαναβαθµονόµηση της. 7.5 Ανάλυση δείγµατος Για τον προσδιορισµό του ολικού άνθρακα - Προετοιµάζουµε τη συσκευή σύµφωνα µε τις οδηγίες του Κατασκευαστή. - Ζυγίζουµε ορισµένο βάρος ξηρής ιπτάµενης τέφρας σε χωνευτήριο µιας χρήσης. - Αναµιγνύουµε προσεκτικά το δείγµα µε τα κατάλληλα µέσα (οξειδωτικά και επιταχυντές καύσης). που προτείνει ο Κατασκευαστής. - Τοποθετούµε το χωνευτήριο µε το δείγµα σε κατάλληλη θέση στη συσκευή, µέσω της οποίας το δείγµα οδηγείται στο φούρνο. - Μετά την ολοκλήρωση της καύσης, σύµφωνα µε τη διαδικασία που προτείνει ο Κατασκευαστής, H συσκευή δίνει κατ ευθεία την εκατοστιαία περιεκτικότητα του δείγµατος σε ολικό άνθρακα Για τον προσδιορισµό του καύσιµου άνθρακα - Ζυγίζουµε mg ξηρής ιπτάµενης τέφρας στο χωνευτήριο µιας χρήσης, µε ακρίβεια 0,1 mg. - Προσθέτουµε στο δείγµα το διάλυµα του νιτρικού οξέος 10 %, για τη διάσπαση των ανόργανων ανθρακικών ενώσεων, κατά σταγόνες, µέχρι τη πλήρη διαβροχή του. - Αφήνουµε το δείγµα να παραµείνει στο όξινο περιβάλλον για µερικά λεπτά. - Ξηραίνουµε το υπόλειµµα του δείγµατος, σε θερµαντική πλάκα, µε ήπια θέρµανση (< 150 ο C) και µεγάλη προσοχή, ώστε το δείγµα να µην πεταχτεί έξω από το χωνευτήριο. - Αφήνουµε το χωνευτήριο µε το υπόλειµµα του δείγµατος να ψυχθεί 28

29 - Στο ξηρό υπόλειµµα, που περιέχει τον καύσιµο άνθρακα του ξηρού δείγµατος της ιπτάµενης τέφρας, προσδιορίζουµε τον άνθρακα µε τη ίδια ταχεία τεχνική που αναφέρθηκε στη παράγραφο Η συσκευή δίνει κατ ευθεία την εκατοστιαία περιεκτικότητα του δείγµατος σε καύσιµο άνθρακα. 8. Υπολογισµοί Από τα αποτελέσµατα των δύο προσδιορισµών υπολογίζεται και ο άνθρακας σε µορφή ανθρακικών ενώσεων του δείγµατος, ως εξής: % C (ως ανθρακικά) = (Ολικός άνθρακας) ( Καύσιµος άνθρακας) 9. Συµπληρωµατικές πληροφορίες - Ως Πρότυπα Υλικά Αναφοράς µε γνωστές τιµές άνθρακα, επί ξηρού, για τη βαθµονόµηση και τον περιοδικό έλεγχο συσκευών προσδιορισµού άνθρακα µπορεί να χρησιµοποιηθούν και αντιδραστήρια υψηλής αναλυτικής καθαρότητας, όπως EDTA (µε ολικό C: 1,07 %), CaCO 3 (µε ολικό C: 12,00 %), ή πρότυπο άνθρακα (NIST 1632b) (µε ολικό C: 6,86 % + 0,26 %). - Τα χωνευτήρια που χρησιµοποιούνται στον προσδιορισµό του καύσιµου άνθρακα, πρέπει να µη περιέχουν ανθρακικά και να µη προσβάλλονται από το διάλυµα του νιτρικού οξέος. - Τα δείγµατα που περιέχουν ελεύθερο οξείδιο του ασβεστίου (CaO) πρέπει να προστατεύονται από παρατεταµένη έκθεση στον ατµοσφαιρικό αέρα, καθόσον απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα. και µπορεί να δώσουν εσφαλµένα αποτελέσµατα ολικού άνθρακα. - εν πρέπει να χρησιµοποιηθεί πυκνό νιτρικό οξύ για την διάσπαση των ανθρακικών γιατί µπορεί παράλληλα να οξειδώσει και µέρος του καύσιµου άνθρακα. - Η κατάλληλη υψηλή θερµοκρασία, της συσκευής για την ανάλυση του ολικού άνθρακα, προσδιορίζεται µε την ανάλυση προτύπου δείγµατος ανθρακικών. 29

30 Παράρτηµα Β2 : Προσδιορισµός Χλωριόντων σε δείγµατα Ιπτάµενης Τέφρας 1. Σκοπός Η µεθοδολογία αυτή περιγράφει τον προσδιορισµό της ολικής συγκέντρωσης των αλογόνων εκτός του φθορίου σε δείγµατα ιπτάµενης τέφρας µε ογκοµέτρηση. 2. Περίληψη Ορισµένο βάρος ξηρού δείγµατος κατεργάζεται µε θερµό νιτρικό οξύ, διηθείται, εκπλύνεται το ίζηµα, και στο διήθηµα και στα υγρά έκπλυσης, αφού ψυχθούν στους 25 ο C, γίνεται ογκοµετρικός προσδιορισµός των χλωριόντων µε τη χρήση πρότυπων διαλυµάτων νιτρικού αργύρου, θειοκυανιούχου αµµωνίου και µε δείκτη διάλυµα άλατος τρισθενούς σιδήρου 3. Πρότυπα αναφοράς ΕΝ παράγραφος 4, µετάφραση ΕΛΟΤ Πεδίο εφαρµογής Η µεθοδολογία µπορεί να εφαρµοσθεί σε οποιοδήποτε εργαστηριακό προς ανάλυση δείγµα Ελληνικής ιπτάµενης τέφρας ασβεστο-αργιλλο-πυριτικής σύστασης 5. Εξοπλισµός - Αναλυτικός ζυγός ακριβείας µε ικανότητα ζύγισης 0,1 mg - Προχοίδα 10 ml µε υποδιαίρεση 0,1 ml - Εργαστηριακός ξηραντήρας ο οποίος περιέχει άνυδρο υπερχλωρικό µαγνήσιο (Mg(ClO 4 ) 2 ) ή άλλο αφυγραντικό µέσο - Ηθµός διηθητικού χαρτιού ( Κυανής ταινίας, πορώδες 0,45µm) - Σιφώνιο εκροής των 5 ml - Ποτήρι ζέσης των 250mL - Κωνική φιάλη των 500mL - Μαγνητικός αναδευτήρας - Χωνί ταχείας διήθησης 6. Αντιδραστήρια - Πυκνό νιτρικό οξύ (HNO 3 ) - Αραιό νιτρικό οξύ Αραιό νιτρικό οξύ Νιτρικός Αργυρος ( AgNO 3 ) o οποίος έχει ξηρανθεί στους 150 ο C - ίαλυµα νιτρικού αργύρου 0,05 mol / L ιαλύονται 8,494 g νιτρικού αργύρου σε νερό σε ογκοµετρική φιάλη των 1000mL και αραιώνεται µέχρι την χαραγή. Το διάλυµα φυλάσσεται σε σκούρα φιάλη και προστατεύεται από το φώς - Θειοκυανιούχο αµµώνιο ( NH 4 SCN) - ιάλυµα θειοκυανιούχου αµµωνίου 0,05 mol / L 30

31 ιαλύονται 3,8 g θειοκυανιούχου αµµωνίου σε νερό και αραιώνεται σε ογκοµετρική φιάλη των 1000mL µέχρι την χαραγή. - Εναµµώνιος θειικός σίδηρος (III) ( ΝΗ 4 Fe(SO 4 ) 2.12H 2 O - ιάλυµα δείκτου Σε 100mL δκεκορεσµένου διαλύµατος εναµµώνιου θειικού σιδήρου σε νερό, προστίθενται 10mL νιτρικού οξέος ιαδικασία - Ζυγίζονται 5g ± 0,05g ξηρού δείγµατος ιπτάµενης τέφρας - Ρίχνεται σε υάλινο ποτήρι ζέσης των 250mL και προστίθενται 50 ml αραιό νιτρικό οξύ Θερµαίνεται µέχρι βρασµού µε ανάδευση (µαγνητικό αναδευτήρας) και συνεχίζεται ο βρασµός για 1 λεπτό ακόµη - Προστίθενται στο ζεστό διάλυµα, 5mL διάλυµα νιτρικού αργύρου 0,05 mol / L µε το σιφώνιο και ο βρασµός συνεχίζει για άλλο 1 λεπτό - ιηθείται µε χωνί ταχείας διήθησης και χάρτινο ηθµό µπλέ ταινίας που έχει προηγουµένως πλυθεί µε αραιό νιτρικό οξύ σε κωνική των 500mL Μετά το τέλος της διήθησης εκπλένεται το ποτήρι ζέσης, το γυάλινο ραβδάκι για την ανάδευση καθώς και ο ηθµός µε αραιό νιτρικό οξύ Η ποσότητα του διηθήµατος και των εκπλυµάτων δεν θα πρέπει να υπερβαίνουν τα 200mL - Στο υγρό δείγµα πλέον προσθέτονται 5mL διάλυµα δείκτου εναµµωνίου θειικού σιδήρου. - Γίνεται ογκοµέτρηση µε το διάλυµα θειοκυανιούχου αµµωνίου µε σύγχρονη ανάδευση, µέχρι µία σταγόνα αυτού χρωµατίσει το διάλυµα του δείγµατος ερυθροφαιό και η χρώση δεν εξαφανίζεται πλέον µε την ανάδευση. - Σηµειώνεται ο όγκος V 1 που καταναλώθηκε - Γίνεται η ίδια διαδικασία χωρίς όµως να χρησιµοποιηθεί τέφρα ως δείγµα, προκειµένου να γίνει ό έλεγχος µε τυφλό δείγµα και σηµειώνεται ο όγκος V 2 8. Υπολογισµοί Υπολογίζεται η περιεκτικότητα των χλωριόντων εκπεφρασµένη ως επί % κ.β ξηρού δείγµατος χρησιµοποιώντας τον τύπο: Cl - = 1,773/1000 x (V 2 V 1 ) x 100/ m 1 = 0,1773 x (V 2 V 1 )/ m 1 Όπου m 1 : η µάζα του δείγµατος της ιπτάµενης τέφρας V1 : ο όγκος του διαλύµατος του θειοκυανιούχου αµµωνίου που καταναλώθηκε για την ογκοµέτρηση του διαλύµατος του δείγµατος V2 : ο όγκος του διαλύµατος του θειοκυανιούχου αµµωνίου που καταναλώθηκε για την ογκοµέτρηση του τυφλού διαλύµατος. 9. Παρεµβολές & διόρθωση αποτελεσµάτων Οι θειούχες ενώσεις που περιέχονται στο ξηρό δείγµα της ιπτάµενης τέφρας κατά την διαλυτοποίηση µε νιτρικό οξύ οξειδώνονται προς θειικές χωρίς όµως να επηρεάσουν την µέτρηση. 31