ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΑΠΟ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΙΜΑ ΑΔΡΑΝΗ

Transcript

1 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΑΠΟ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΙΜΑ ΑΔΡΑΝΗ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΚΟΝΙΤΟΠΟΥΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΣΠΟΥΔΑΣΤΡΙΕΣ: ΚΑΪΣΙΔΟΥ ΜΑΡΙΑ ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΑΝΔΡΙΑΝΑ

2 Ευχαριστούµε τον επιβλέποντα καθηγητή µας, κ. Γεώργιο Κονιτόπουλο για την πολύτιµη καθοδήγηση του, στην διεκπεραίωση της πτυχιακής εργασίας. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 2.1 Ιστορική αναδροµή 2.2 Το σκυρόδεµα σήµερα 3. ΝΩΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 3.1 Συστατικά Τσιµέντο Αδρανή υλικά Νερό αναµείξεως Πρόσµικτα ή πρόσθετα 3.2 Παρασκευή Σύνθεση Ανάµειξη Διάστρωση Συντήρηση 4. ΣΤΕΡΕΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 4.1 Αντοχή Θλιπτική αντοχή Εφελκυστική αντοχή Διαξονική εντατική κατάσταση 3

4 4.1.4 Αντοχή κοπώσεως σε θλίψη 5. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 5.1 Εµφανέςσκυρόδεµα 5.2 ΔιαπερατόσκυρόδεµαΤοΠράσινοΣκυρόδεµα 5.3 Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα 5.4 Αυτοσυµπυκνούµενοσκυρόδεµα 5.5 Ινοοπλισµένο Σκυρόδεµα 5.6 Σκυρόδεµαπλήρωσης Ορυγµάτων Τάφρων 5.7 Ανθεκτικό σε επιφανειακή φθορά 5.8 Μειωµένης υδατοπερατότητας 5.9 Παραθαλάσσιου περιβάλλοντος 6. ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ 6.1 Τι είναι τα αδρανή υλικά 6.2 Πρώτες ύλες 6.3 Κατηγορίες αδρανών υλικών 6.4 Είδη αδρανών υλικών 6.5 Χρήσεις αδρανών υλικών 7. ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΕΔΑΦΙΣΕΩΝ (ΑΚΚ) 7.1 Κατηγορίες και σύσταση των ΑΕΚΚ 7.2 Επαναχρησιµοποίηση υλικών 7.3 Αξιοποίηση 7.4 Ανακύκλωση 4

5 7.5 Πρακτικές ανακύκλωσης 7.6 Εφαρµογές ανακυκλωµένων υλικών 8. ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΑΠΟ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΙΜΑ ΑΔΡΑΝΗ 8.1 Ανακυκλώσιµα αδρανή 8.2 Λόγοι που οδηγούν στην ανακύκλωση αδρανών 8.3 Αναγκαιότητα της ανακύκλωσης 8.4 Αρχικό σκυρόδεµα και διαχωρισµός των διαφορετικών ιδιοτήτων του 8.5 Κατεδάφιση του αρχικού σκυροδέµατος και αφαίρεση του οπλισµού 8.6 Σκυρόδεµα ως απόβλητο προερχόµενο από τη βιοµηχανία έτοιµου σκυροδέµατος 9. ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΠΑΛΑΙΩΝ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΩΝ 9.1 Η ανάγκη της ανακύκλωσης 9.2 Μέθοδοι ανακύκλωσης παλαιών σκυροδεµάτων Αυτοφερόµενα συγκροτήµατα ανακύκλωσης Μόνιµα συγκροτήµατα ανακύκλωσης 9.3 Διαδικασία παραγωγής 9.4 Επανάκτηση υλικών από υπολείµµατα Επανάκτηση ανοικτού κυκλώµατος Επανάκτηση κλειστού κυκλώµατος 9.5 Ανακύκλωση υπολειµµάτων σκυροδέµατος στη βιοµηχανία προκατασκευών 5

6 10. ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ 11. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 6

7 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η παρούσα πτυχιακή εργασία µε τίτλο «Σκυρόδεµα από ανακυκλώσιµα αδρανή» εκπονήθηκε στα πλαίσια του προπτυχιακού προγράµµατος σπουδών του τµήµατος Πολιτικών Έργων Υποδοµής του Α.Τ.Ε.Ι.Θ., κατά τη χρονική περίοδο Φεβρουαρίου Ιουνίου Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η περιγραφή της παραγωγικής διαδικασίας του σκυροδέµατος και εν συνεχεία η σπουδαιότητα της ανακύκλωσης των παλαιών αυτών σκυροδεµάτων για την βιώσιµη ανάπτυξη και την προστασία του περιβάλλοντος. 7

8 2. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Το σκυρόδεµα υπό την ευρύτερη του έννοια, δηλ. ως υλικό που κατασκευάζει ο άνθρωπος µε τη χρήση κάποιου συνδετικού υλικού µέσα στο οποίο προσθέτει διάφορα άλλα φυσικά υλικά που συνδέονται µε τη συγκολλητική του δράση και σχηµατίζουν ένα νέο στερεό υλικό, έχει ιστορία 9000 ετών. Το αρχαιότερο γνωστό σήµερα σκυρόδεµα χρονολογούµενο από το 7000 π.χ. βρίσκεται στη νότια Γαλιλαία, YiftahEl, Ισραήλ. Ανακαλύφθηκε το 1985 από µία µπουλντόζα στη διάνοιξη ενός δρόµου και σχηµατίζει κάποιο δάπεδο. Αποτελείται από µίγµα ασβέστη µε πέτρες. Ο ασβέστης όταν αναµιχθεί µε νερό και άµµο δηµιουργεί µία "λάσπη" - κονίαµα το οποίο ερχόµενο σε επαφή µε το διοξείδιο του άνθρακα του ατµοσφαιρικού αέρα σκληραίνει και δηµιουργεί ένα στερεό σώµα. Αν το κονίαµα αυτό ανακατευτεί µε πέτρες, συνδέει - συγκολλάει τις πέτρες και δηµιουργεί ένα είδος σκυροδέµατος. Άλλο παλαιό εύρηµα σκυροδέµατος υπάρχει στις όχθες του Δούναβη στο LepenskiVir στη Γιουγκοσλαβία και χρονολογείται από το 5600 π.χ. Αποτελεί το δάπεδο µιας προϊστορικής καλύβας. 8

9 2.1 Ιστορική αναδροµή παρασκευάζουν τσιµέντο. Το τσιµέντο υπάρχει στη φύση τουλάχιστον 12 εκατοµµύρια χρόνια. Όταν η γη υφίστατο έντονες γεωλογικές µεταβολές συνέβαινε φυσική παραγωγή τσιµέντου. Αυτό το φυσικό τσιµέντο ήταν και το πρώτο που χρησιµοποίησαν οι άνθρωποι ως δοµικό υλικό. Αργότερα ανακάλυψαν πως να 7,000 π.χ. Το αρχαιότερο γνωστό σήµερα σκυρόδεµα βρίσκεται στη νότια Γαλιλαία του Ισραήλ. Ανακαλύφθηκε το 1985 και αποτελείται από από µίγµα ασβέστη µε πέτρες. 3,000 π.χ. Οι αρχαίοι Αιγύπτιοι χρησιµοποιούσαν άχυρα γιά να αυξήσουν την αντοχή πλίνθων κατά την ξήρανσή τους. Επίσης χρησιµοποιούσαν κονιάµατα µε γύψο σαν πρώτη ύλη και κονιάµατα µε ασβεστόλιθο. 800 π.χ. Έλληνες, Κρήτες και Κύπριοι χρησιµοποιούσαν λάσπη κτισίµατος που είχε πολύ υψηλότερες αντοχές από τις µετέπειτα Ρωµαικές εφαρµογές 300 π.χ µ.χ. Οι ρωµαίοι χρησιµοποιούσαν ποζολάνες από την Pozzuoli, πόλη που βρισκόταν κοντά στο ηφαίστειο Βεζούβιος γιά να κτίσουν την Αππία Οδό, τα ρωµαικά λουτρά, το Κολοσσαίο, το Πάνθεο της ρώµης και τον αγωγό νερού στο Pont du Gard στη νότια Γαλλία. Χρησιµοποιούσαν επίσης ασβέστη ως υδραυλικό υλικό. Αναφέρονται συνθέσεις ενός 9

10 µέρους ασβέστη προς 4 µέρη άµµου. Ο Βιτρούβιος αναφέρει σύνθεση µε 2 µέρη ποζολάνης προς ένα µέρος ασβέστη. Επίσης, το πάχος των ζώων, γάλα και αίµα αποτελούσαν τα πρόσθετα της εποχής (υλικά που βελτιώνουν ιδιότητες της σύνθεσης) µ.χ. Παρατηρείται πτώση της ποιότητας των υδραυλικών υλικών. Η χρήση ασβέστη και ποζολάνης σταµατά έως το Ο BryHiggins παρουσιάζει ευρεσιτεχνία του γιά παραγωγή υδραυλικού τσιµέντου (stucco) για χρήση ως εξωτερικό επίχρισµα Ο JohnSmeaton ανακαλύπτει ότι η ασβεστοποίηση ασβεστολιθικών πετρωµάτων που περιέχουν άργιλο παράγει ασβέστη που σκληραίνει κάτω από την επιφάνεια του νερού (υδραυλικός ασβέστης). Χρησιµοποιεί το υλικό αυτό γιά να ξανακτίσει το φάρο στο Eddystone της Κορνουάλης του οποίου η κατασκευή άρχισε το 1756 αλλά δεν µπορούσε να προχωρήσει χωρίς την ύπαρξη συνδετικού υλικού που να µην επηρεάζεται από το νερό Ο James Parker (Αγγλία) πατεντάρει ένα φυσικό υδραυλικό τσιµέντο που παρασκευάζει θερµαίνοντας (ασβεστοποιώντας) ακάθαρτο ασβεστόλιθο που περιέχει άργιλο. Το ονοµάζει τσιµέντο Parker ή Ρωµαϊκό τσιµέντο Ο Γάλλος LuisVicat παρασκευάζει συνθετικό υδραυλικό ασβέστη µε θέρµανση συνθετικών µιγµάτων ασβεστόλιθου και αργίλου. 10

11 1824 Ο Άγγλος JosephAspdin ανακαλύπτει το τσιµέντο τύπου Πόρτλαντ. Θερµαίνει λεπτά τριµµένη κιµωλία και άργιλο σε κλίβανο ασβεστοποιίας ώσπου να φύγει το διοξείδιο του άνθρακα από το µίγµα. Το κρυσταλλωµένο παράγωγο της διαδικασίας αλέθεται στη συνέχεια και λαµβάνει την ονοµασία τσιµέντο Πόρτλαντ, από τις εξαιρετικής ποιότητας πέτρες κτισίµατος που εξορύσσονται στην περιοχή του Πόρτλαντ Οι πρώτοι συστηµατικοί έλεγχοι εφελκυστικής αντοχής γίνονται στη Γερµανία Κτίζεται η πρώτη γέφυρα από σκυρόδεµα 1891 Ο George Bartholomew κατασκευάζει το πρώτο δρόµο από σκυρόδεµα στις ΗΠΑ στο Bellefontaine, OH. Υπάρχει ακόµα και σήµερα Ο πρώτος ουρανοξύστης από σκυρόδεµα κατασκευάζεται στο Cincinnati του Οχάιο των ΗΠΑ Πρώτη δηµοσίευση στην Ελλάδα των µεταφρασµένων Γερµανικών DIN 1045 (Τεχνικά Χρονικά ΤΕΕ) 1954 Εκδίδεται ο πρώτος Κανονισµός Οπλισµένου Σκυροδέµατος Υιοθετούνται οι Γερµανικές Κατηγορίες B25, B Εκδίδεται ο Κανονισµός Τεχνολογίας Σκυροδέµατος (ΦΕΚ 266/Β/9.5.85) 1997 Αναθεώρηση του Κανονισµού Τεχνολογίας 11

12 Σκυροδέµατος µε έκδοση του ΚΤΣ 97 που δηµοσιεύτηκε στο ΦΕΚ/315/Β/17,4, Προσαρµογή του ΚΤΣ-97 στα Ευρωπαϊκά πρότυπα. Εισάγονται οι κατηγορίες κάθισης S1-S Σύνθεση επιτροπής Αναθεώρησης του ΚΤΣ-97 σύµφωνα µε τα πρότυπα του ΕΛΟΤ ΕΝ (Δηµοσιεύτηκε στο ΦΕΚ/1318/Β/ ) 12

13 3. ΝΩΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Το σκυρόδεµα είναι µίγµα τσιµέντου, αδρανών υλικών-άµµου και σκύρων-και νερού. Για τη βελτίωση ορισµένων ιδιοτήτων του προσθέτονται και πρόσµικτα. Τα λεπτότερα συστατικά του µίγµατος δηµιουργούν το απαραίτητο κονίαµα για τη συγκόλληση των χονδρότερων αδρανών. Από το αρχικά χαλαρό µίγµα, το νωπό σκυρόδεµα, προκύπτει µε τη σκλήρυνση του τσιµεντοπολτού το στερεό σκυρόδεµα. Η ποιότητα του στερεού σκυροδέµατος, ως προς την αντοχή και τη στεγανότητα, εξαρτάται από το είδος και την κοκκοµετρική σύνθεση των αδρανών, από την επιµεληµένη συντήρηση. 3.1 Συστατικά Τσιµέντο Το τσιµέντο είναι υδραυλική κονία, δηλαδή υλικό, το οποίο άµα αναµιχθεί µε νερό σκληρύνεται στον αέρα και µέσα στο νερό και παραµένει σκληρό. Ως συνδετικό µέσο των υλικών του σκυροδέµατος, αποτελεί τον πρώτο κατά σειρά καθοριστικό παράγοντα των ιδιοτήτων του. Υπάρχουν τα ακόλουθα είδη τσιµέντων: Α) ΤσιµέντοPortland Β) Τσιµέντο Portland µε άλλα συστατικά, όπως η σκωρία-τσιµέντο υψικαµίνων- και η θηραϊκή γη, δηλαδή τσιµέντο µε πρόσµιξη ηφαιστείων γαιών και Γ) Ειδικά τσιµέντα, όπως τα υπερθειϊκά και τα αργιλικά. Κατά τον νέο Ευρωπαϊκό κανονισµό ENV «Τσιµέντο-Σύνθεση, Απαιτήσεις και Κριτήρια Συµµορφώσεως» τα τσιµέντα κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες αντοχής µε βάση την χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή των 28 ηµερών. Η 13

14 περαιτέρω υποδιαίρεση αφορά εκείνα που αναπτύσσουν υψηλή αντοχή σε 2 ηµέρες, τα οποία χαρακτηρίζονται µε το γράµµα R (Rapid) Πίνακας 1 Μηχανικές και φυσικές απαιτήσεις για τα ευρωπαϊκά τυποποιηµένα τσιµέντα. Κατηγορία αντοχής Θλιπτική αντοχή (N/mm 2 ) Έναρξη Αρχική αντοχή Αντοχή κανονική 2 ηµερών 7 ηµερών 28 ηµερών 32, ,5 52,5 32,5 R 10-42, ,5 62,5 42,5 R 20 - πήξεως (min) 60 52, , ,5 R 30 - Τέλος πήξεως h Αδρανή υλικά Τα αδρανή υλικά αποτελούν ποσοτικά το κύριο υλικό του σκυροδέµατος. Αποτελούνται από φυσικά ή τεχνητά πετρώµατα, µε διάφορο µέγεθος κόκκων, όπως η άµµος, τα χαλίκια, τα σκύρα. Το κοκκοµετρικό φάσµα, η αντοχή, το σχήµα και το ειδικό βάρος των αδρανών επηρεάζουν άµεσα τις ιδιότητες του σκυροδέµατος. 14

15 Σχ. 3.1β: Περιορισµός διαστάσεων του µέγιστου κόκκου αδρανών σε συνάρτηση µε το πάχος του στοιχείου α)κοκκοµετρική σύνθεση Ο µέγιστος κόκκος των αδρανών δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1/3 της µικρότερης διαστάσεως του προς σκυροδέτηση δοµικού στοιχείου (Σχ. 3.1β) και η µέγιστη διάσταση των κόκκων των αδρανών δεν πρέπει να υπερβαίνει την οριζόντια και κατακόρυφη ελεύθερη απόσταση µεταξύ παράλληλων ράβδων του οπλισµού. Πάντως, καλό είναι να χρησιµοποιούνται αδρανή µε µέγιστο κόκκο 32 mm. Η κοκκοµετρική διαβάθµιση των αδρανών επηρεάζει σε µεγάλο βαθµό την ποιότητα του σκυροδέµατος. Καθορίζεται µε δοκιµές κοσκινίσεως και παριστάνεται µε κοκκοµετρική γραµµή σε σύστηµα συντεταγµένων µε τετµηµένες την διάσταση, υπό λογαριθµική κλίµακα, των οπών των προτύπων κοσκίνων και τεταγµένες το ποσοστό της ποσότητας, που διέρχεται από το κόσκινο, επί του συνολικού βάρους. Στον Κανονισµό Τεχνολογίας Σκυροδέµατος του 1997 καθορίζονται οι ακραίες κοκκοµετρικές γραµµές που οριοθετούν τις περιοχές Δ, Ε, ανάµεσα από τις οποίες πρέπει να διέρχεται η κοκκοµετρική γραµµή των αδρανών (Σχ. 3.1γ, Σχ. 3.1δ). 15

16 Η εκλογή της σειράς των προτύπων κοσκίνων- διάσταση οπής της επόµενης διπλάσια της προηγούµενης- έγινε µε βάση το δεδοµένο, ότι τα χονδρότερα αδρανή επηρεάζουν λιγότερο τις ιδιότητες του σκυροδέµατος. Οι συνεχείς κοκκοµετρικές γραµµές πρέπει να διέρχονται από την υποζώνη Δ (ευνοϊκή περιοχή), η περιοχή Ε καθορίζει τα ανεκτά µίγµατα αδρανών για σκυρόδεµα µε χαρακτηριστική αντοχή µέχρι C 40/50. Σχ. 3.1 γ: Όρια κοκκοµετρικής διαβαθµίσεως µίγµατος αδρανών µέγιστου κόκκου 16 ή ½. 16

17 Σχ. 3.1δ: Όρια κοκκοµετρικής διαβαθµίσεως µίγµατος αδρανών µέγιστου κόκκου 32,5 ή 1. Η προµήθεια των αδρανών πρέπει να γίνεται σε τέσσερις διακεκριµένες οµάδες κόκκων, για την ασφαλή επίτευξη της επιθυµητής κοκκοµετρικής συνθέσεως π.χ. 0/2, 2/4, 4/8 και 8/32 ή 0/2,2/4,4/16 και 16/32. β) Αντοχή Η θραυστή άµµος και τα σκύρα θεωρούνται κατάλληλα, όταν η θλιπτική αντοχή του πετρώµατος υπερβαίνει τα 100 MN/m 2. Η συλλεκτή άµµος και τα χαλίκια, λόγω της φυσικής επιλογής κατά τη δηµιουργία τους, έχουν γενικά την απαιτούµενη αντοχή. γ) Σχήµα Αδρανή σφαιρικά ή κυβικά δίνουν εύκολα κατεργάσιµο σκυρόδεµα. Το αντίθετο συµβαίνει για τους πλακοειδείς χάλικες, δηλαδή αυτούς που έχουν 17

18 µήκος µεγαλύτερο του τριπλάσιου των δυο άλλων διαστάσεων και οι οποίοι δεν πρέπει να υπερβαίνουν σε βάρος το µισό των πάνω από τα 8 mm αδρανών. Επίσης. Τα αδρανή πρέπει να είναι απαλλαγµένα προσµίξεων που παραβλάπτουν την πήξη και τη σκλήρυνση ή µειώνουν την αντοχή του σκυροδέµατος ή επιδρούν στον οπλισµό. Επιβλαβείς προσµίξεις θεωρούνται, µεταξύ άλλων: α) Η άργιλος και ο πηλός και γενικά τα συστατικά, τα οποία διέρχονται από κόσκινο οπής 0,063 mm, που προκαλούν µείωση της αντοχής του σκυροδέµατος και της συνάφειας του οπλισµού. β) Οργανικά συστατικά, π.χ. χουµώδη υλικά, λιγνίτης κ.λ.π., που η περιεκτικότητα τους δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,5% σε βάρος. γ) Υλικά, που εµποδίζουν τη σκλήρυνση, όπως η ζάχαρη και τα διαλυτά άλατα και δ) Θειικές και θειούχες ενώσεις. Η περιεκτικότητα σε SO 3 δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1% σε βάρος των σε θερµοκρασία 105 ο C ξηραµένων αδρανών Νερό αναµείξεως Το νερό αναµίξεως πρέπει να είναι καθαρό. Δεν πρέπει να περιέχει ουσίες διαλυµένες ή αιωρούµενες, που εµποδίζουν τη σκλήρυνση του σκυροδέµατος. Αποκλείονται γενικά τα νερά, τα οποία περιέχουν λάδια, λίπη ή σάκχαρο. Ένδειξη για την ενδεχόµενη καταλληλότητα δίνει η οσµή, η γεύση, το χρώµα και η για πολύ χρόνο διατήρηση αφρού µετά την ανάδευση. Στις περιπτώσεις αυτές συνιστάται χηµική ανάλυση ή, ασφαλέστερα, έλεγχος της καταλληλότητας του νερού µε την παρασκευή δοκιµίων σκυροδέµατος. Θαλασσινό νερό µπορεί να χρησιµοποιηθεί µόνο για άοπλο σκυρόδεµα εφ όσον όµως υπάρχουν ειδικοί λόγοι, που να το δικαιολογούν, γιατί το 18

19 θαλασσινό νερό µειώνει γενικά την αντοχή του σκυροδέµατος. Λόγω του κινδύνου διαβρώσεως του οπλισµού είναι ακατάλληλο για κατασκευές από οπλισµένο σκυρόδεµα Πρόσµικτα ή πρόσθετα Τα πρόσµικτα ή πρόσθετα µέσα είναι ουσίες ρευστές ή σε σκόνη, οι οποίες προστίθενται σε πολύ µικρές ποσότητες στο σκυρόδεµα κατά την έναρξη της αναµίξεως και έχουν σκοπό να βελτιώσουν ορισµένες ιδιότητες του νωπού ή και του στερεού σκυροδέµατος. Ανάλογα µε τα αποτελέσµατα της δράσεως τους, διακρίνονται σε: α) Ρευστοποιητικά Επιτυγχάνουν µείωσης της ποσότητας του νερού, χωρίς να χάνεται η επιθυµητή συνεκτικότητα και συνεπώς αύξηση της θλιπτικής αντοχής ή εναλλακτικά, βελτιώνουν το εργάσιµο του σκυροδέµατος χωρίς αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό. β) Αερακτικά Προκαλούν τη δηµιουργία πολλών µικρών φυσαλίδων αέρα (d<0,3 mm), οι οποίες ενσωµατώνονται στο σκυρόδεµα και βελτιώνουν το εργάσιµο του νωπού και την έναντι παγετού ανθεκτικότητα του στερεού σκυροδέµατος. γ) Επιβραδυντικά Επιβραδύνουν την έναρξη της πήξεως κατά 3 έως 8 ώρες και επιτρέπουν εποµένως µακρότερο του συνηθισµένου χρόνο κατεργασίας του σκυροδέµατος. Χρησιµοποιούνται όταν υπάρχουν αρµοί διακοπής εργασίας για βελτίωση της συνδέσεως της επόµενης µε την προηγούµενη στρώση ή κατά τη σκυροδέτηση, σε περίπτωση καύσωνα. 19

20 δ) Επιταχυντικά Για επιτάχυνση της σκληρύνσεως, που σηµαίνει ταχύτερη αφαίρεση των τύπων, ή για σκυροδέτηση κατά τη διάρκεια παγετού. Δεν πρέπει να περιέχουν χλωριούχο ασβέστιο ( CaCl 2 ), το οποίο προκαλεί διάβρωση του οπλισµού. Καλύτερα να αποφεύγονται και να χρησιµοποιούνται τσιµέντα ταχείας αναπτύξεως αντοχής. ε) Αντιπαγετικά Δεν πρέπει να περιέχουν χλωριούχα άλατα. Προτιµότερη λύση είναι η θέρµανση των αδρανών και του νερού και η κάλυψη των ελεύθερων επιφανειών του νωπού σκυροδέµατος. στ) Στεγανωτικά Μειώνουν την υδατοπερατότητα του σκυροδέµατος, αλλά ενδεχοµένως και την αντοχή του. Προτιµότερο είναι να παρασκευάζεται σκυρόδεµα ορθής κοκκοµετρικής συνθέσεως µε επαρκή περιεκτικότητα λεπτόκοκκων και καλή συµπύκνωση. Η σκοπιµότητα χρησιµοποιήσεως πρόσµικτων µέσων ελέγχεται, λόγω των ανεπιθύµητων παρενεργειών, που µπορούν να προκαλέσουν. Για το λόγο αυτό επιβάλλονται από τους κανονισµούς προηγούµενες συστηµατικές δοκιµές, ιδιαίτερα όταν προστίθενται περισσότερα πρόσµικτα. Τα πρόσµικτα υλικά επηρεάζουν ορισµένες ιδιότητες του σκυροδέµατος και, σε αντίθεση προς τα πρόσµικτα µέσα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη ως συστατικά όγκου. Συνήθως χρησιµοποιούνται η θηραϊκή γη, η γη διατόµων, ο µπετονίτης, ινώδη υλικά και τα χρώµατα µάζης. 20

21 3.2 Παρασκευή Η χρησιµοποίηση κατάλληλων συστατικών δεν παρέχειµόνη της τη βεβαιότητα της επιτυχίας της επιδιωκόµενης ποιότητας. Πέραν τούτων, απαιτείται ο καθορισµός σκόπιµης αναλογίας µίξεως τσιµέντου-αδρανώννερού, ακριβής δοσολογία σε βάρος, άψογη ανάµιξη, µεταφορά επί του τύπου χωρίς απόµιξη, τέλεια κατά το δυνατόν συµπύκνωση και ορθή συντήρηση Σύνθεση 1. Περιεκτικότητα σε τσιµέντο << Το σκυρόδεµα πρέπει να περιέχει τόσο τσιµέντο, ώστε να µπορεί να επιτευχθεί η απαιτούµενη θλιπτική αντοχή και, για το ωπλισµένο σκυρόδεµα, ικανοποιητική προστασία των χαλύβδινων ράβδων από τη διάβρωση>>. Η ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιµέντο, ανά m 3 συµπυκνωµένου σκυροδέµατος, και όταν ακόµα καθορίζεται ύστερα από δοκιµή καταλληλότητας, πρέπει να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του ENV 206 <<Σκυρόδεµα-Ιδιότητες, Παραγωγή, Κατεργασία και Έλεγχος Ποιότητας>> 2. Περιεκτικότητα σε νερό. Λόγος νερού προς τσιµέντο Η περιεκτικότητα σε νερό Ν πρέπει να καθορίζεται έµµεσα µε το λόγο Ν/Τ του βάρους νερού προς τσιµέντο ανά m 3 συµπυκνωµένου σκυροδέµατος. Η ποσότητα περιλαµβάνει και την επιφανειακή υγρασία των αδρανών, η οποία πρέπει να προσδιορίζεται και να αφαιρείται από το Ν για τον προσδιορισµό της ποσότητας του νερού, η οποία παρέχεται στο σκυρόδεµα µέσα στον αναµικτήρα. Ό λόγος νερού προς τσιµέντο έχει θεµελιώδη σηµασία για τη σύνθεση του σκυροδέµατος. Με την προϋπόθεση τέλειας συµπυκνώσεως, η αντοχή του 21

22 σκυροδέµατος µειώνεται, όσο αυξάνεται ο λόγος Ν/Τ, λόγω της αυξήσεως των πόρων, οι οποίοι προκύπτουν µετά την εξάτµιση του νερού, που πλεονάζει. Μειώνεται επίσης η στεγανότητα και η αντοχή έναντι παγετού, ενώ αυξάνεται η συστολή ξηράνσεως και ο ερπυσµός. Κατά την πήξη δεσµεύεται χηµικά µια ποσότητα νερού ίση προς το 25% περίπου του βάρους του τσιµέντου. Για την πλήρη όµως ενυδάτωση του τσιµέντου ποσότητα νερού ίση περίπου προς το 40% του βάρους του τσιµέντου Ανάµιξη Η δοσολόγηση του τσιµέντου, των διάφορων οµάδων κόκκων των αδρανών, του νερού αναµίξεως και ενδεχοµένως των πρόσθετων πρέπει να γίνεται κατά βάρος µε ακρίβεια +/- 2%. Τα υλικά πρέπει να αναµιγνύονται µέσα σε αναµικτήρα( µπετονίερα) και για τόσο χρόνο, ώστε να επιτυγχάνεται οµοιόµορφο µίγµα. Ο χρόνος αναµίξεως εξαρτάται από τον τύπο του αναµικτήρα και δεν πρέπει να είναι µικρότερος εκείνου, που συνιστά ο κατασκευαστής του, ο οποίος συνήθως τον καθορίζει για σκυρόδεµα συνεκτικότητας S 2 και S 3 και συνεπώς πρέπει να αυξάνεται αρκετά για συνεκτικότητα S 1 ή υψηλή περιεκτικότητα σε τσιµέντο. Κατά κανόνα θεωρείται λογική η διάρκεια αναµίξεως τουλάχιστον 1 λεπτού. Όταν χρησιµοποιούνται πρόσθετα ο χρόνος αναµίξεως πρέπει να αυξάνεται. Ανάµιξη µε το χέρι επιτρέπεται σε εξαιρετικές περιπτώσεις και για µικρές µόνο ποσότητες άοπλου σκυροδέµατος Διάστρωση Το εργοταξιακό σκυρόδεµα µεταφέρεται από τη θέση αναµίξεως στη θέση χρησιµοποιήσεως του το ταχύτερο, µε οποιοδήποτε µέσο, αρκεί να αποφεύγονται η απόµιξη ή η απώλεια συστατικών, ιδιαίτερα του 22

23 τσιµεντοπολτού και συγκεκριµένα µέσα σε 20 λεπτά από την ανάµιξη για πλαστικό και σε 45 λέπτα για ύφυγρο σκυρόδεµα. Για µεταφερόµενο σκυρόδεµα µε αυτοκίνητα- αναµικτήρες η εκφόρτωση πρέπει να συµπληρώνεται µέσα σε 90 λεπτά από την προσθήκη του νερού. Αµέσως µετά την ανάµιξη ή µεταφορά πρέπει να διεξάγεται η διάστρωση. Προηγουµένως πρέπει να γίνεται έλεγχος των διαστάσεων, της αντοχής και της καθαρότητας του τύπου, διαπίστωση της τοποθετήσεως του οπλισµού κατά τα σχέδια και της εξασφαλίσεως της επικαλύψεως του µε υποθέµατα. Διάστρωση σηµαίνει όχι µόνο τοποθέτηση του νωπού σκυροδέµατος στους τύπους αλλά και συµπύκνωση, κυρίως µε δόνηση και δευτερευόντως µε αναµόχλευση, κοπάνισµα, κτυπήµατα επάνω στον τύπο κλπ. Με τη συµπύκνωση επιδιώκεται η µόρφωση συµπαγούς µάζας χωρίς κενά, πυκνή επικάλυψη των οπλισµών και οµοιογενής επιφάνεια, ιδίως στην επαφή µε τους τύπους. Η αντοχή και η στεγανότητα του σκυροδέµατος είναι συνάρτηση του βαθµού συµπυκνώσεως. Διακοπές της διαστρώσεως αυτοτελών µερών του έργου πρέπει να αποφεύγονται. Εάν το µέγεθος του όγκου του σκυροδέµατος που θα διαστρωθεί, τις επιβάλλει, οι θέσεις των αρµών διακοπής της εργασίας πρέπει να µην αφήνονται στην τύχη, αλλά να προγραµµατίζονται, να καθορίζονται στα σχέδια και να τοποθετούνται κάθετα προς τη διεύθυνση των θλιπτικών τάσεων. Για να επιτευχθεί στερεά και στεγανή σύνδεση του παλαιού µε το νέο σκυρόδεµα πρέπει η επιφάνεια του αρµού λίγο χρόνο µετά τη σκυροδέτηση να γίνεται ανώµαλη µε συρµατόβουρτσα, όχι µε κρουστικό εργαλείο, µέχρι αποκαλύψεως των χονδρών αδρανών. Πριν από τη νέα σκυροδέτηση πρέπει να διαβρέχεται για πολύ χρόνο, για να κρατηθεί χαµηλή η διαφορά της συστολής 23

24 ξηράνσεως, αλλά να στεγνώνεται κάπως, για να µη µένει ελεύθερο νερό στις κοιλότητες της επιφάνειάς του Συντήρηση Μετά τη διάστρωσή του το σκυρόδεµα πρέπει να προφυλάγεται, µέχρις ότου ολοκληρωθεί η σκλήρυνσή του από επιβλαβείς επιρροές π.χ από πρόωρη αποξήρανση λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας ή ανέµου, ισχυρή βροχή, παγετό, µεγάλη θερµοκρασιακή µεταβολή ή και επιβλαβείς δονήσεις. Ιδιαίτερη σηµασία έχει η προστασία από αποξήρανση, ιδίως σε θερµό και ξηρό καιρό και τούτο διότι το σκυρόδεµα αποκτά την πλήρη αντοχή του και συγχρόνως αποφεύγεται η ρηγµάτωση του, µόνον όταν παρέχεται στο τσιµέντο για αρκετό χρόνο το απαιτούµενο για την ενυδάτωσή του νερό. Για να αποφευχθεί η ρηγµάτωση πρέπει το σκυρόδεµα να συντηρηθεί, µέχρις ότου αποκτήσει στην επιφανειακή του στρώση το 50% τουλάχιστον της ονοµαστικής αντοχής του. Η συντήρηση µε απ ευθείας διαβροχή επάνω στις ορατές επιφάνειες του σκυροδέµατος θεωρείται βλαπτική, επειδή κατά την εξάτµιση του νερού προκαλείται πτώση της θερµοκρασίας και εποµένως εφελκυστικές τάσεις που µπορεί να οδηγήσουν στη ρηγµάτωση της επιφανειακής στρώσεως. Συνιστάται η κάλυψη των επιφανειών µε λινάτσες ή λεπτό στρώµα άµµου, τα οποία να τηρούνται µόνιµα υγρά µε ψεκασµό κατά διαστήµατα ή µε σωλήνες στάγδην αρδεύσεως. Η κάλυψη γίνεται επίσης µε ψεκασµό µε ειδικό έγχρωµο διάλυµα πάνω στην επιφάνεια του σκυροδέµατος, οπότε η µεµβράνη, που σχηµατίζεται, εµποδίζει την εξάτµιση του νερού. Η συντήρηση µε ατµό συνίσταται στη δηµιουργία περιβάλλοντος µε συνεχώς ελεγχόµενη θερµοκρασία και υγρασία, µέσα στο οποίο επιτυγχάνεται η πήξη και η σκλήρυνση του σκυροδέµατος και αναπτύσσονται γρήγορα υψηλές 24

25 αντοχές, οπότε γίνεται δυνατή η αφαίρεση του ξυλότυπου λίγες ώρες µετά τη σκυροδέτηση. Πρέπει όµως να λαµβάνονται µέτρα βραδείας ψύξεως του σκυροδέµατος, διότι αλλιώς δηµιουργούνται επιφανειακές ρωγµές. Γενικά το σκυρόδεµα δεν θα ρηγµατωθεί, µόνο εάν η εφελκυστική αντοχή του είναι πάντοτε µεγαλύτερη από την τάση εφελκυσµού, που προκαλεί η συστολή ξηράνσεως. 25

26 4. ΣΤΕΡΕΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 4.1 Αντοχή Η αντοχή του σκυροδέµατος αποτελεί τη βάση του υπολογισµού για το µελετητή και την πρώτη υποχρέωση του εργολάβου. Αυτή καθορίζεται µε δοκίµια, τα οποία Παρασκευάζονται από το ίδιο µε το έργο σκυρόδεµα και σκληρύνονται κάτω από τις ίδιες συνθήκες. Το σχήµα, οι διαστάσεις και η µέθοδος ελέγχου του δοκιµίου επηρεάζουν σηµαντικά τα αποτελέσµατα. Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος, σύµφωνα µε τους κανονισµούς, αποτελεί τη βάση της διαστασιολογίσεως σε θλίψη και κάµψη. Η εφελκυστική αντοχή του σκυροδέµατος, αν και έχει ουσιαστική σηµασία και είναι αποφασιστική για τη συνάφεια και τη ρυγµάτωση, λαµβάνεται υπόψη σε ειδικές µόνο περιπτώσεις Θλιπτική αντοχή Έκτος ειδικών περιπτώσεων, η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος προσδιορίζεται µε έλεγχο ποιότητας που γίνεται σε κυλινδρικά δοκίµια διαµέτρου 150mm και ύψους 300mm ή σε κυβικά δοκίµια ακµής 150mm σκυροδέµατος ηλικίας 28 ηµερών. Η ηλικία των 28 ηµερών θεσµοθετήθηκε για την αποφυγή της µεγάλης διασποράς των αποτελεσµάτων των δοκιµίων µικρότερης ηλικίας. Παρ όλα αυτά ο σηµαντικός σκεδασµός των τιµών αντοχής του σκυροδέµατος είναι αναπόφευκτος και για τούτο εισάγεται η έννοια της << χαρακτηριστικής αντοχής f ck >> Τιµή χαρακτηριστικής αντοχής είναι εκείνη, την οποία υπερβαίνουν τα 95% των αποτελεσµάτων θραύσεως των δοκιµίων του σκυροδέµατος του έργου. Η θλιπτική αντοχή µειώνεται σε µακροχρόνια φόρτιση. Η µείωση αυτή αντισταθµίζεται από την αύξηση της θλιπτικής αντοχής σε συνάρτηση µε την ηλικία του σκυροδέµατος. 26

27 Στην υπολογιστική όµως τιµή f cd για τη διαστασιολόγηση, λαµβάνεται υπόψιν µείωση της πρισµατικής αντοχής κατά 15%. Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος έτοιµου έργου µπορεί να ελεγχθεί ή µε τη θραύση κυλινδρικών δοκιµίων, που λαµβάνονται συνήθως από τις πλάκες µε τρυπάνια λήψεως πυρήνος (καρρότου), ή µε ειδικές µεθόδους χωρίς θραύση των δοκιµίων, όπως είναι: κρούση σφύρας, κλπ. Η ορθή όµως εφαρµογή τους απαιτεί τη χρησιµοποίηση εξειδικευµένου προσωπικού Εφελκυστική αντοχή Υπάρχουν περισσότερες µέθοδοι ελέγχου της εφελκυστικής αντοχής, η οποία, ανάλογα µε την επιπόνηση, που δηµιουργείται, διακρίνεται σε κεντρική, εγκάρσια ή διαρρήξεως και καµπτική. Συνήθως όµως καθορίζεται εµπειρικά ως συνάρτηση της θλιπτικής αντοχής. i. Κεντρική Συνήθως αποφεύγεται ο έλεγχος δοκίµιων σκυροδέµατος σε κεντρικό εφελκυσµό παρ ότι η χρήση των σύγχρονων συγκολλητικών υλικών υψηλής αντοχής επιτρέπει την εκτέλεση του πειράµατος χωρίς ουσιώδεις παρενέργειες. ii. Εγκάρσια ή διαρρήξεως Καθορίζεται γενικά επί κυλινδρικού δοκίµιου 100, 150, 200 ή 300mmκαι ύψους ίσου προς το διπλάσιο της διαµέτρου, που φορτίζεται κατά µήκος δυο ακριβώς αντικειµένων γενετειρών. iii. Καµπτική Χρησιµοποιείται σε ειδικές µόνο περιπτώσεις και κυρίως για τον έλεγχο των οδοστρωµάτων από σκυρόδεµα. 27

28 4.1.3 Διαξονική εντατική κατάσταση Τόσο από τις επιπονήσεις από ροπή κάµψεων και ορθή δύναµη, όσο και από τέµνουσα και ροπή στρέψεως, αναπτύσσεται πεδίο κυρίων θλιπτικών και εφελκυστικών τάσεων, από τις οποίες προκαλείται η θραύση. Είναι πολύ ενδιαφέρουσα εποµένως η γνώση της συµπεριφοράς του σκυροδέµατος σε τέτοιο πεδίο τάσεων Αντοχή κοπώσεως σε θλίψη Η κόπωση του σκυροδέµατος είναι καθοριστική σε δοµικά στοιχεία, στα οποία γίνονται εναλλαγές φορτίσεως ( π.χ. σε γέφυρες, σε βάσεις µηχανών, σε σεισµική δράση κλπ ) µεταξύ µιας κατώτερης θλιπτικής τάσεως σ u και µιας ανώτερης σ 0. Ως αντοχή κοπώσεως καθορίζεται η µέγιστη θλιπτική τάση, που επιτυγχάνεται ύστερα από 2*10 6 εναλλαγές φορτίσεως. 28

29 5. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ 5.1 Εµφανές σκυρόδεµα Το Εµφανές Σκυρόδεµα (FareFace) είναι το σκυρόδεµα που τοποθετείται σε µια οικοδοµή και δεν καλύπτεται από Επιχρίσµατα. Παλαιότερα, οι κατασκευές από σκυρόδεµα απαραίτητα επενδύονταν εξωτερικά. Σήµερα όµως η επέκταση της οικοδοµικής βιοµηχανίας και η αντίληψη στις σύγχρονές αρχιτεκτονικές τάσεις της κατασκευής αρκετά καλαίσθητων σκυροδέµατων ώστε να παραµένουν εµφανή. Εµφανή σκυροδέµατα πέραν του ότι µπορούν να παραχθουν στο γκρίζο χρώµα του σκυροδέµατος, µπορούν να παραχθούν και σε χρωµατισµούς της αρεσκείας του πελάτη. H επιφάνεια του σκυροδέµατος µπορεί να διαµορφωθεί κατά βούληση µε διάφορες τεχνικές που εφαρµόζονται, είτε µε ειδικά καλούπια, είτε µε επεξεργασία της επιφάνειάς του σε συνδυασµό µε τη χρήση ειδικών αδρανών. 29

30 5.2 Διαπερατό σκυρόδεµα Το Πράσινο Σκυρόδεµα Το Διαπερατό Σκυρόδεµα είναι ένα έτοιµο, υψηλού πορώδους χονδρόκοκκο µίγµα, µε ελεγχόµενα φυσικοµηχανικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά. Ο σχεδιασµός του στηρίχθηκε σύµφωνα µε την ειδική προδιαγραφή ACI 522 R περί P.C. (PerviousConcrete). Χρησιµοποιείται κυρίως ως υλικό κατασκευής εξωτερικών δαπέδων χώρων στάθµευσης αυτοκινήτων, αντί για άσφαλτο και σε εξειδικευµένες χρήσεις ως υλικό για υδραυλικές κατασκευές αποστράγγισης. Είναι διαπερατό από το νερό και τον αέρα µε αποτέλεσµα να διαπερνά τη µάζα του, επιστρέφοντας το νερό της βροχής φιλτραρισµένο στο έδαφος, κάνοντας το ένα σηµαντικό δοµικό στοιχείο που είναι φιλικό στον άνθρωπο και το περιβάλλον. Το Διαπερατό Σκυρόδεµα είναι ένα προϊόν που προορίζεται για υλικό οδόστρωσης µεγάλων εξωτερικών επιφανειών µε κυριότερη εφαρµογή στους χώρους στάθµευσης αυτοκινήτων, αντί για άσφαλτο. Έχει εφαρµογή σε: Χώρους στάθµευσης επιβατικών αυτοκινήτων, πεζοδρόµια- αυλές οικιών, πεζόδροµους και µονοπάτια σε πάρκα αναψυχής, κατοικηµένους δρόµους και στενά δενδροφυτευµένα δροµάκια, υλικό υπόβασης για οδόστρωµα µε κανονικό σκυρόδεµα, υδραυλικές κατασκευές, καταστρώµατα πισίνας, γήπεδα τένις και σταθεροποίηση ελαφρών αδρανών. Η χρήση του διαπερατού σκυροδέµατος έχει κάποια σηµαντικά πλεονεκτήµατα που είναι αναγκαίο να αναφερθούν καθώς Παρέχει µεγάλη ασφάλεια οδήγησης στην επιφάνεια του από µειωµένη ολισθηρότητα του σε βροχή και χιόνι, Έχει µεγάλη διάρκεια ζωής σε ανθεκτικότητα χρόνια, Έχει ελάχιστη συστολή ξήρανσης µε µείωση των κατασκευαστικών αρµών, 30

31 Είναι τεχνικά ανώτερο και οικονοµικά ανταγωνιστικό συγκριτικά µε την άσφαλτο µε µικρότερο κόστος κύκλου ζωής, Παρέχει οικονοµικό όφελος από τη µείωση δαπανών σε αντιπληµµυρικά έργα των δήµων, Πραγµατοποιείται αύξηση των υδάτινων πόρων του υδροφόρου ορίζοντα µε φιλτραρισµένο νερό µε µειωµένους ρύπους, Παρέχει µεγαλύτερη ανάπτυξη βλάστησης σε δένδρα και φυτά, Παρέχει µειωµένη επιφανειακή θερµότητα στην ατµόσφαιρα σε σχέση µε την άσφαλτο λόγω του χρώµατος και της ανοικτής δοµής των κενών Μείωση των πληµµύρων από σύλληψη των υδάτων στο πρώτο επίπεδο εκροής της καταιγίδας 5.3 Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Το Εκτοξευόµενο Σκυρόδεµα (gunite) χρησιµοποιείται σήµερα ευρέως για την εκτέλεση λεπτών κατασκευών µε οποιοδήποτε σχήµα, για την ανακαίνιση και την ενίσχυση δοµικών στοιχείων, για την ενίσχυση σηράγγων και άλλων υπόγειων τεχνικών έργων, για τη συγκράτηση εδαφών µε τη δηµιουργία φερόντων επενδύσεων. Οι κύριοι λόγοι που επιτρέπουν τη χρήση του στις εφαρµογές αυτές είναι: 31

32 Η υψηλή θλιπτική αντοχή. Οφείλεται στην υψηλή περιεκτικότητα του σε τσιµέντο και στο µεγάλο βαθµό συµπύκνωσης που επιτυγχάνεται µε την εκτόξευση. Η πολύ καλή πρόσφυση σε οποιοδήποτε υπόβαθρο. Οφείλεται στη µεγάλη ταχύτητα εκτόξευσης, η οποία οδηγεί το υλικό σε µεγάλο βάθος µέσα στις µικρές ανωµαλίες του υπόβαθρου. Η απουσία ξυλοτύπων. Η δυνατότητα εφαρµογής σε δύσκολες περιοχές των έργων και σε δυσπρόσιτες θέσεις. Η δυνατότητα δηµιουργίας λεπτών διατοµών µε σηµαντική αντοχή που προσαρµόζονται σε οποιοδήποτε σχήµα επιφάνειας. Σχετικά µε τον τρόπο εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος υπάρχει το «Σχέδιο Προδιαγραφής για το Εκτοξευόµενο Σκυρόδεµα» του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε (2000) οι σχετικοί ευρωπαϊκοί (EFNARC) και αµερικανικοί (ASTMCII 40) κανονισµοί. Σύνθεση Η σύνθεση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ακολουθεί τους κανονισµούς που ισχύουν και για το συµβατό σκυρόδεµα, µε τους εξής περιορισµούς: Η περιεκτικότητα σε τσιµέντο είναι αυξηµένη σε αναλογία µεγαλύτερη από 300kg/m 3. Ο λόγος νερού/τσιµέντου διατηρείται µικρότερος του 0,55. Τα αδρανή που περιέχονται στο µίγµα έχουν κοκκοµετρική διαβάθµιση που προβλέπεται από τους αντίστοιχους κανονισµούς, µε µέγιστη διάµετρο κόκκου 12mm και ποσοστό κόκκων διαµέτρου µεγαλύτερης από 8mmπου δεν ξεπερνά το 10%. 32

33 Στο µίγµα µπορούν να υπάρχουν πρόσθετα (ιπτάµενη τέφρα ή σκωρία υψικαµίνων σε ποσοστό ως 30% του βάρους του τσιµέντου και οξείδια του πυριτίου σε ποσοστό 15% του βάρους του τσιµέντου) και βελτιωτικά ( επιταχυντές πήξης, σκληρυντές, πρόσµεικτα µείωσης της συστολής πήξης, αύξηση της πρόσφυσης, θιξοτροπικάπρόσµεικτα). Η προσθήκη ινών γίνεται για αύξηση της αντοχής του σκυροδέµατος, γεγονός που επιτρέπει τον περιορισµό ή και την κατάργηση του συµβατικού οπλισµού. Ανάµειξη Για το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα υπάρχουν δυο δυνατότητες ανάµειξης: Ξηρή ανάµειξη. Το τσιµέντο και τα αδρανή αναµειγνύονται σε ξηρή κατάσταση και το µίγµα εισάγεται σε ειδικό µηχάνηµα ανάµειξης και προώθησης. Η προώθηση του µίγµατος γίνεται µε τη βοήθεια πεπιεσµένου αέρα στο σωλήνα διανοµής και στη συνέχεια στο ακροφύσιο του µηχανήµατος. Στην είσοδο του ακροφύσιου υπάρχει το στόµιο ενός σωλήνα παροχής νερού, από το οποίο διοχετεύεται νερό υπό πίεση και αναµιγνύεται µε το ξηρό µίγµα. Το τελικό υλικό εκτοξεύεται υπό πίεση από το ακροφύσιο προς το υπόβαθρο. Η ξηρή µέθοδος ανάµειξης προϋποθέτει κάποιες απώλειες υλικών, αλλά η µεταφορά των υλικών του σκυροδέµατος είναι πιο 33

34 εύκολη και εξοικονοµείται ο χρόνος ανάδευσης του µίγµατος. Πειραµατικά αποτελέσµατα δείχνουν ότι στην περίπτωση της ξηρής ανάµειξης η διατµητική αντοχή της διαχωριστικής επιφάνειας µεταξύ εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και υπόβαθρου είναι σηµαντικά µεγαλύτερη από την αντίστοιχη αντοχή στην περίπτωση υγρής ανάµειξης. Υγρή ή ρευστή ανάµειξη. Τα υλικά αναµιγνύονται αρχικά, όπως και στο κοινό σκυρόδεµα και στη συνέχεια το µίγµα εισάγεται σε ειδικό µηχάνηµα ανάµειξης και προώθησης. Η προώθηση του µίγµατος στο ακροφύσιο είτε πνευµατικά είτε µε άντληση. Στη µέθοδο της υγρής ανάµειξης µπορεί να γίνει ακριβέστερος έλεγχος της ποσότητας του νερού που χρησιµοποιείται. Το υλικό που χάνεται λόγω ανάκλασης στο υπόβαθρο είναι πολύ µικρότερο και η διαφυγή τσιµέντου και σκόνης είναι πολύ µειωµένη. Έτσι, η µέθοδος ενδείκνυται για εφαρµογή σε χώρους, όπου ο αερισµός είναι ανεπαρκής. 34

35 Εκτόξευση Η εκτόξευση του σκυροδέµατος πρέπει να γίνεται έτσι, ώστε το τελικό υλικό να έχει πυκνή και συµπαγή µάζα και να είναι στεγανά επικολληµένο στην επιφάνεια εφαρµογής. Η ποιότητα του τελικού υλικού εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από το χειρισµό του µηχανήµατος, τα συστατικά του µείγµατος και τον έλεγχο της αναλογίας τους, την πίεση του αέρα και την απόσταση του ακροφύσιου από την επιφάνεια εφαρµογής. Κατά την εφαρµογή µονής στρώσης σκυροδέµατος µεγάλου πάχους, συνιστάται η τεχνική εκτόξευσης «τύπου ράµπας», κατά την οποία το ακροφύσιο τοποθετείται σε πλάγια θέση µε γωνία 45 ο ως προς την κατακόρυφο και µε φορά προς τα κάτω, έτσι ώστε το υλικό ανάκλασης να φεύγει προς τα έξω. Όταν η εκτόξευση γίνεται επάνω σε ράβδους οπλισµού, η απόσταση του ακροφυσίου από την επιφάνεια εφαρµογής µειώνεται και το ακροφύσιο τοποθετείται σε ελαφρά πλάγια θέση, υψηλότερα ή χαµηλότερα από τις οριζόντιες ράβδους και δεξιότερα ή αριστερότερα από τις κατακόρυφες, έτσι ώστε το σκυρόδεµα να τις περιβάλλει. Ως οδηγοί για τη διαµόρφωση οµοιόµορφης στρώσης µπορούν να χρησιµοποιηθούν λεπτά χαλύβδινα σύρµατα ή ράβδοι ή ακόµη ξύλινα πηχάκια µε τραβέρσες. Ως µετρητές βάθους καρφώνονται κάθετα στην επιφάνεια εφαρµογής µικροί µεταλλικοί ή πλαστικοί δείκτες. Η σωστή ωρίµανση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος έχει µεγάλη σηµασία για την τελική του συµπεριφορά. Οπλισµός Ο οπλισµός των διατοµών του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος γίνεται µε ράβδους οπλισµού η δοµικά πλέγµατα, σύµφωνα µε τους κανονισµούς που ισχύουν για το συµβατικό σκυρόδεµα. Γενικά χρησιµοποιούνται µικρές διάµετροι οπλισµού και η απόσταση µεταξύ διαδοχικών ράβδων πρέπει να διαµορφώνεται µεγαλύτερη ή ίση µε 5 cm. Αντίστοιχα χρησιµοποιούνται δοµικά πλέγµατα µε καθαρό φάτνωµα µεγαλύτερο ή ίσο των 5Χ5 cm. Γενικά δεν επιτρέπεται η τοποθέτηση των ράβδων σε δέσµες και αποφεύγεται η 35

36 τοποθέτηση τους σε δυο ή περισσότερες σειρές. Αν η διαµόρφωση δυο ή περισσοτέρων σειρών δεν µπορεί να αποφευχθεί, τότε σκυροδετούνται ισάριθµες στρώσεις εκτοξευόµενου σκυροδέµατος µε µια σειρά οπλισµού η καθεµία. Τελικά οι αποστάσεις µεταξύ διαδοχικών σειρών ράβδων διαµορφώνονται µεγαλύτερες των 4/3 της διαµέτρου του µέγιστου κόκκου αδρανών και των 3 cm. Ο οπλισµός στερεώνεται στην επιφάνεια εφαρµογής πριν από την εκτόξευση του σκυροδέµατος. Το κάτω µέρος του µπορεί να στερεωθεί στο παλαιό θεµέλιο ή µπορεί να δηµιουργηθεί νέο γραµµικό θεµέλιο σε επαφή µε το παλαιό ή µε την κάτω ακµή της επιφάνειας εφαρµογής. Το σκυρόδεµα που είναι οπλισµένο µε ίνες έχει µεγαλύτερη αντοχή, µεγαλύτερη σκληρότητα και γενικά καλύτερες τεχνικές ιδιότητες και οµοιόµορφη συµπεριφορά. Η κατάργηση ή ελάττωση του συµβατικού οπλισµού οδηγεί σε λεπτότερες διατοµές µε αποτέλεσµα την εξοικονόµηση χώρου και υλικών. Εξάλλου η στερέωση του οπλισµού στην επιφάνεια εφαρµογής είναι πιθανό να παρουσιάσει δυσκολίες. 5.4 Αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα Το αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα είναι ένα ειδικό σκυρόδεµα το οποίο συµπυκνώνεται µε το ίδιο βάρος του χωρίς τη χρήση εξωτερικών δονητών µάζας. Αυτό επιτυγχάνεται χάρη στις βελτιωµένες ρεολογικές 36

37 ιδιότητες του υλικού, οι οποίες οφείλονται στην ύπαρξη µεγάλης ποσότητας λεπτών υλικών σε συνδυασµό µε αυξηµένη δοσολογία ενός ισχυρού υπερρευστοποιητή και σε ορισµένες περιπτώσεις - ενός χηµικού προσµείκτου ρύθµισης του ιξώδους. Αποτέλεσµα των ανωτέρω είναι η παραγωγή ενός σκυροδέµατος µε χαµηλή τάση διαρροής και χαµηλό ιξώδες, η χρήση του οποίου είναι ιδανική για περιπτώσεις προκατασκευασµένων δοµικών στοιχείων, γεωµετρικά δύσκολων διατοµών και στοιχείων µε αυξηµένη ποσότητα οπλισµού. Παρά την όλο και αυξανόµενη διάδοση του αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες, η χρήση του στην Ελλάδα παραµένει σε πολύ χαµηλά επίπεδα. Είναι σηµαντικό να εντοπίσουµε τη διαφορά ανάµεσα σε ένα σωστά σχεδιασµένο µείγµα ΑΣΣ και ένα παραδοσιακό σκυρόδεµα µε υψηλή ρευστότητα, γνωστό ως υπέρρευστο σκυρόδεµα. Το ΑΣΣ χαρακτηρίζεται από υψηλή εργασιµότητα, δεν απαιτεί καθόλου συµπύκνωση, παρουσιάζει ικανοποιητικότατη αντίσταση στην απόµειξη και διατηρεί τη σταθερή του σύνθεση τόσο κατά τη µεταφορά του όσο και κατά τη χύτευσή του, χαρακτηριστικά τα οποία το υπέρρευστο δεν παρουσιάζει στον ίδιο βαθµό. Ένα σωστά σχεδιασµένο µείγµα ΑΣΣ πρέπει να είναι ταυτόχρονα ρευστό αλλά και συνεκτικό κατά τη νωπή του κατάσταση, στο βαθµό µάλιστα που αυτό απαιτείται από τις ιδιαιτερότητες της εκάστοτε εφαρµογής. Μία άλλη σηµαντική ιδιότητα του ΑΣΣ είναι η σθεναρότητά του (robustness), η ικανότητά του δηλαδή στη νωπή κατάσταση να διατηρεί τις αρχικά σχεδιασµένες ρεολογικές του ιδιότητες µε ελάχιστες αποκλίσεις, όταν οι αναλογίες των συστατικών του και κυρίως η κοκκοµετρία της άµµου και η υγρασία των αδρανών- παρουσιάζουν υπολογίσιµες διακυµάνσεις. Η συγκεκριµένη ιδιότητα δεν έχει ιδιαίτερα βαρύνοντα ρόλο στην περίπτωση των συµβατικά δονούµενων σκυροδεµάτων, στην περίπτωση όµως του ΑΣΣ αποτελεί καθοριστικό παράγοντα µιας επιτυχηµένης σχεδίασης. 37

38 Βασικές αρχές σχεδιασµού αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος Οι βασικές λειτουργικές ιδιότητες του νωπού αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος είναι η ικανότητα πλήρωσης (filling ability), η αντίσταση στο διαχωρισµό των υλικών - απόµειξη (segregation resistance) καθώς και η ικανότητα εισχώρησης µεταξύ των οπλισµών (passing ability). Προκειµένου να ικανοποιηθούν και οι τρεις ανωτέρω απαιτήσεις, δίνεται ιδιαίτερη σηµασία στη ρεολογία της τσιµεντόπαστας κατά το σχεδιασµό του µείγµατος). Διεθνώς έχουν αναπτυχθεί αρκετές µεθοδολογίες για τον κατ αρχήν σχεδιασµό ενός µείγµατος αυτοσυµπυκνούµενου σκυροδέµατος τα όποια αποτελέσµατα όµως πρέπει πάντα να επαληθεύονται µε δοκιµαστικά µείγµατα πριν τεθούν σε παραγωγή. 5.5 Ινοοπλισµένο Σκυρόδεµα Το σκυρόδεµα που συντίθεται από υδραυλικά τσιµέντα, λεπτόκοκκα η/και χονδρόκοκκα αδρανή και ασυνεχείς διακριτές ίνες ορίζεται ως ινοπλισµένο σκυρόδεµα. Οι ίνες είναι µικρού µήκους, της τάξης των µερικών εκατοστών, και διαµέτρου που είναι συνήθως κλάσµα του χιλιοστού, και διασκορπίζονται στη µάζα του υλικού κατά την ανάµιξη των συστατικών του, σε ποσοστό της τάξης του 1-3% κ.ο. Συνήθως παρασκευάζονται από χάλυβα, πολυπροπυλένιο η γυαλί, ενώ εφαρµογές βρίσκουν και ίνες από άλλα υλικά, όπως ο άνθρακας, η αραµιδη, ο πολυεστέρας, το νάιλον και φυσικά υλικά, όπως το ξύλο. Ο βασικός ρόλος των ινών στο σκυρόδεµα είναι η αύξηση της παραµόρφωσης του υλικού κατά την αστοχία (που σχετίζεται µε ελκυστικές τάσεις) και ο περιορισµός γενικά της ρηγµάτωσης (π.χ. λόγω συστολής ξήρανσης), ενώ σε ορισµένες περιπτώσεις επιτυγχάνεται και (µικρή συνήθως) αύξηση της αντοχής. Αποτέλεσµα είναι κυρίως η αύξηση της δυσθραυστότητας του υλικού, δηλαδή της ικανότητας του να απορροφήσει ενέργεια κατά την παραµόρφωση, που αντιπροσωπεύεται 38

39 από το εµβαδόν κάτω από την καµπύλη φορτίου-παραµόρφωσης. Το εµβαδόν αυτό είναι συχνά φορές µεγαλύτερο για το ινοπλισµενο σκυρόδεµα από ότι στο άοπλο. Τα τελευταία χρόνια οι χρήσεις του ΙΝΟ.Σ. έχουν επεκταθεί σε παρά πολλές κατηγόριες έργων πολιτικού µηχανικού λόγω των βελτιωµένων µηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων του σε σύγκριση µε το συµβατικό άοπλο σκυρόδεµα. ΥΛΙΚΑ Είδη ινών Οι πιο διαδεδοµένες ίνες σκυροδέµατος είναι οι ίνες χάλυβα. Διατίθενται σε µεγάλη ποικιλία µορφών, όπως αυτές του Σχ.1. Αρκετα διαδεδοµένες επίσης είναι και οι ίνες πολυπροπυλενίου, κυρίως λόγω του χαµηλού κόστους και της χηµικής τους αδράνειας. Οι ίνες αυτές είναι συνήθως συσσωµατωµένες σε οµάδες και όχι µεµονωµένες για να βελτιώνεται η συνάφεια µε το σκυρόδεµα και να διευκολύνεται ο διασκορπισµός τους κατά την ανάµιξη. Προστίθενται στο σκυρόδεµα σε ποσότητα που κυµαίνεται µεταξύ 0,5-2kg/m3.Οι ίνες γυαλιού Ε είναι αρκετά διαδεδοµένες και είναι χαµηλού κόστους, αλλά βασικό 39

40 µειονέκτηµα τους είναι ότι προσβάλλονται από το αλκαλικό περιβάλλον του σκυροδέµατος. Περισσότερο ανθεκτικές στο περιβάλλον αυτό είναι οι ίνες γυαλιού AR, που όµως κοστίζουν αρκετά παραπάνω. Το αρκετά υψηλό κόστος των ινών άνθρακα και αραµιδης έχει εµποδίσει µέχρι σήµερα την ευρεία χρήση τους σε κατασκευές σκυροδέµατος, παρόλο που η επίδραση τους στο υλικό έχει ιδιαίτερα ευνοϊκά αποτελέσµατα (ιδιαίτερα των ινών άνθρακα). Επιθυµητά χαρακτηρίστηκα των ινών για τη βελτίωση της µηχανικής συµπεριφοράς του σκυροδέµατος είναι: µεγάλο µέτρο ελαστικότητας, που επιτρέπει µεταφορά τάσεων από το σκυρόδεµα στις ίνες, λόγος Poisson παρόµοιος µε αυτόν του σκυροδέµατος, ώστε να µην προκαλείται αποκόλληση των ινών, µεγάλος λόγος µήκους προς διάµετρο (l/d),ώστε η αστοχία των ινών να γίνεται µε εξόλκευση και όχι µε θραύση, και να αυξάνεται το έργο παραµόρφωσης και όσο το δυνατόν πιο παραµορφωµένη επιφάνεια, ώστε να βελτιώνεται η συνάφεια τους µε το σκυρόδεµα και να αυξάνεται το φορτίο που απαιτείται για την αποκόλληση και εξόλκευση τους. σχ. 1 τυπικές µορφές ινών χάλυβα 40

41 Μηχανικά χαρακτηριστικά ΙΝΟ.Σ. Η αποτίµηση των µηχανικών χαρακτηριστικών του ΙΝΟ.Σ. γίνεται µε τη βοήθεια του διαγράµµατος φορτίου-µετατόπισης πρότυπου δοκιµίου. Στο σχήµα 2 φαίνονται δυο πιθανά διαγράµµατα απόκρισης ΙΝΟ.Σ., ενώ το τρίτο διάγραµµα αναφέρεται στην απόκριση αντιστοίχου δοκιµίου άοπλου σκυροδέµατος της ίδιας σύνθεσης. Και τα τρία διαγράµµατα διαθέτουν έναν περίπου ελαστικό κλάδο, καθώς η δυσκαµψία του δοκιµίου ελάχιστα επηρεάζεται από τις ίνες. Το τέλος του ελαστικού κλάδου (σηµείο Α) ορίζει την αντοχή πρώτου ρήγµατος fct,το µέγεθος της οποίας διαµορφώνεται κυρίως από τις ιδιότητες του σκυροδέµατος (περιεκτικότητα σε τσιµέντο, διαβάθµιση αδρανών,συντελεστής ύδατος-τσιµέντου, περιεκτικότητα αέρα, πυκνότητα κλπ.) και δευτερευόντως από την ποσότητα των ινών. Υψηλά ποσοστά ινών αυξάνουν το όριο αναλογίας, υπό την προϋπόθεση της καλής διαβάθµισης των αδρανών και της επαρκούς συµπύκνωσης του µείγµατος. Η αύξηση, όµως, αυτή δεν είναι τόσο σηµαντική, ώστε να δικαιολογεί τη δαπάνη της χρήσης ινών. Μετά το πρώτο ρήγµα, το ΙΝΟ.Σ. µε υψηλό ποσοστό ινών (I) παρουσιάζει µικρή βελτίωση αντοχής µέχρι το σηµείο Β που ορίζει την οριακή αντοχή του. Αντίθετα, το δοκίµιο (II) µε χαµηλό ποσοστό ινών καθώς και το δοκίµιο (III) του άοπλου σκυροδέµατος δεν παρουσιάζουν αντίστοιχη βελτίωση αντοχής, η οριακή δηλαδή αντοχή τους συµπίπτει µε την αντοχή του πρώτου ρήγµατος για µεγαλύτερες µετατοπίσεις εµφανίζεται πτώση του αναλαµβανόµενου φορτίου (φθίνοντες κλάδοι στο σχήµα 1),διαφορετικής όµως ταχύτητας για κάθε δοκίµιο. Στο δοκίµιο (I) η πτώση είναι οµαλή και οδηγεί σε πλαστικού τύπου αστοχία (κλάδος B-C),στο δοκίµιο (III) είναι απότοµη και οδηγεί σε ψαθυρού τύπου αστοχία (κλάδος AIΙΙ-F),ενώ στο δοκίµιο (II) είναι ενδιάµεσου τύπου, καθώς µεσολαβεί ένα πτωτικό άλµα (κλάδος AII-D) και κατόπιν εξελίσσεται οµαλά (κλάδος D-E) υπό µικρότερο, όµως, φορτίο έναντι του δοκιµίου (I). Αντίθετα από το συµβατικά οπλισµένο σκυρόδεµα, η αστοχία προκαλείται κατά κανόνα από την εξόλκευση και όχι από τη διαρροή των ινών, η τάση των οποίων υπό το µέγιστο φορτίο είναι 41

42 συνήθως πολύ χαµηλότερη από την τάση διαρροής τους. Ενώ, όµως, τις περισσότερες φορές η εξόλκευση είναι φαινόµενο ψαθυρού χαρακτήρα, η συνεχείς άνοδος του ρήγµατος σε καµπτόµενα στοιχεία και η συνακόλουθη ενεργοποίηση και εξόλκευση νέων ινών οδηγούν σε σταδιακή (και όχι απότοµη) πτώση αντοχής µε την αύξηση των µετατοπίσεων, φαινόµενο δηλαδή που εµπεριέχει πλαστικά χαρακτηριστικά. Τα χαρακτηριστικά αυτά συνήθως αποτιµώνται ποσοτικά µε την ενέργεια που απορροφάται µέχρι µια συγκεκριµένη τιµή µετατόπισης, δηλαδή µε το εµβαδόν κάτω από την καµπύλη φορτίου-µετατόπισης µέχρι την υπόψη µετατόπιση. Πειραµατικά στοιχεία αποδεικνύουν ότι η ενέργεια που απορροφάται µέχρι την πλήρη αποδιοργάνωση του δοκιµίου είναι φορές µεγαλύτερη από την αντίστοιχη του άοπλου δοκιµίου, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Η ιδιότητα αυτή του ΙΝΟ.Σ. να απορροφά σηµαντική ενέργεια αποτελεί τον κύριο λόγο ανάπτυξης και χρήσης του ΙΝΟ.Σ. σε περιπτώσεις όπου το άοπλο σκυρόδεµα θεωρείται ανεπαρκές λόγω αδυναµίας να προσφέρει έστω και στοιχειώδη πλαστιµότητα, ενώ το συµβατικά οπλισµένο σκυρόδεµα, που διαθέτει βέβαια επαρκή πλαστιµότητα, είναι δύσκολο ή δαπανηρό να εφαρµοστεί. Συµπερασµατικά λοιπόν, για δεδοµένη σύνθεση σκυροδέµατος, η µορφή αστοχίας εξαρτάται κυρίως από το ποσοστό, τη γεωµετρία, την κατανοµή και τις συνθήκες συνάφειας των ινών µε το σκυρόδεµα. Οι τελευταίες εξαρτώνται τόσο από τη µορφή των ινών (κυρίως από τη διαµόρφωση των ακρών τους αλλά και από το λόγο µορφής, δηλαδή το λόγο µήκους προς διάµετρο ίνας) όσο και από τη σύνθεση του σκυροδέµατος. Εξαιτίας των πολλών παραµέτρων που υπεισέρχονται στο πρόβληµα είναι φανερό ότι είναι δύσκολη η θεωρητική προσέγγιση πρόβλεψης της συµπεριφοράς του ΙΝΟ.Σ. Για το λόγο αυτό προς το παρόν χρησιµοποιούνται θεωρητικά προσοµοιώµατα τόσο από τη µηχανική των θραύσεων όσο και από τη θεωρία των σύνθετων υλικών, υποβοηθούµενα όµως απαραίτητα από πειραµατικά στοιχεία. 42

43 Σχ. 2 Σηµαντικά χαρακτηριστικά της καµπύλης φορτίου-µετατόπισης κατά το πρότυπο ASTM C ΠΑΡΑΓΩΓΗ Σύνθεση Η χρήση ινών στο σκυρόδεµα επιφέρει γενικά µείωση της εργασιµότητας, που είναι ανάλογη του ποσοστού ινών. Η σηµαντική µείωση της ρευστότητας του νωπού σκυροδέµατος, ακόµα και για µικρά ποσοστά ινών, είναι χαρακτηριστική, αρκεί να αναφερθεί ότι ποσοστό ινών χάλυβα η γυαλιού γύρω στο 1,5% κ.ο. µπορεί να µειώσει την καθίσει από 200mm σε 25mm,χωρίς όµως να µειώνεται αναλογικά και η ευκολία διασταύρωσης η συµπύκνωσης. Γι αυτό η δόκιµη καθίσεις θεωρείται ακατάλληλη για τη µέτρηση της εργασιµότητας του σκυροδέµατος, ενώ πιο κατάλληλη θεωρείται η δόκιµη Vebe. Η επίδραση του λόγου (l/d) και του ποσοστού ινών χάλυβα στο χρόνο Vebe δίνεται στο Σχ.3 43

44 Σχ. 3 Επίδραση ποσοστού ινών και λόγου µήκους προς διάµετρο στο χρονο Vebe Είναι σαφές ότι αύξηση των παραµέτρων αυτών έχει δυσµενή αποτελέσµατα για την εργασιµότητα, ενώ όπως προαναφέρθηκε βελτιώνει τη µηχανική συµπεριφορά. Επίσης έχει αποδειχθεί ότι, τουλάχιστον για ίνες χάλυβα, λόγοι (l/d) πάνω από 100 προκαλούν αλληλεµπλοκές ινών και συσσωµατώσεις που επιφέρουν ανοµοιογένεια στη µάζα του σκυροδέµατος, γι αυτό και πρέπει να αποφεύγονται. Γενικά ο λόγος (l/d=100) καθώς και το ποσοστό ινών 2% κ.ο. θεωρούνται άνω όρια για τις ίνες χάλυβα. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει αρνητικά την εργασιµότητα του ΙΝΟ.Σ. είναι η αύξηση του µέγιστου κόκκου αδρανών, που δεν πρέπει να ξεπερνά τα 20mm.Τελος,οι απαιτήσεις για καλή εργασιµότητα περιλαµβάνουν τη χρήση προσθέτων (π.χ. αερακτικά, ρευστοποιητικά),την αύξηση της ποσότητας τσιµεντοπολτoύ και τη χρήση ινών που είναι κολληµένες µεταξύ τους (ανά οµάδες των 10-30) µε υδροδιαλυτή κολλά. Ο πίνακας 1 δίνει το εύρος τυπικών αναλογιών σύνθεσης ινοπλισµενου σκυροδέµατος, βάσει των Αµερικανικών Προδιαγραφών ( ACI 544.1R-82).Για σύγκριση µε το άοπλο σκυρόδεµα δίνεται ο πίνακας 2, που δείχνει ότι για δεδοµένο λόγο Ν/Τ η απαιτούµενη ποσότητα τσιµεντοπολτού είναι µεγαλύτερη στο ινοπλισµένο σκυρόδεµα από ότι στο άοπλο. Γενικά, σε σύγκριση µε το άοπλο, το ινοπλισµένο σκυρόδεµα έχει περισσότερο τσιµέντο, µεγαλύτερο ποσοστό λεπτών αδρανών και χονδρά αδρανή µε µικρότερο 44

45 κόκκο. Για κάθε τύπο ινών η βέλτιστη σύνθεση προσδιορίζεται µε διαδοχικές δοκιµές, φορτίζοντας να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις αντοχής, εργασιµότητας και ανθεκτικότητας σε διάρκεια. Μέγιστος κόκκος 10 Μέγιστος κόκκος mm 20 mm τσιµέντο(kgr/m3) Λόγος Ν/Τ 0,35-0,45 0,40-0,50 % Λόγος προς χονδρά αδρανή Εγκλωβισµένος αέρας (%) ποσοστό ινών (%) παραµορφ. ινες 0,4-0,9 0,3-0,8 χάλυβα λείες ίνες χάλυβα 0,9-1,8 0,8-1,6 ίνες γυαλιού 0,3-1,2 Πιν. 1 ενδεικτικές αναλογίες σύνθεσης χαλυβοινοπλισµένου σκυροδέµατος 45

46 Υλικό άοπλο ινοπλ. σκυρ σκυρ. τσιµέντο νερό(ν/τ=0.45) λεπτά αδρανή χονδρά αδρανή ίνες χάλυβα 150 2% κ.ο Πιν 2 Συγκριτική σύνθεση ινοπλισµένου και άοπλου σκυροδέµατος (kgr/m3) 5.6 Σκυρόδεµα πλήρωσης Ορυγµάτων Τάφρων To (CLSM) είναι ένα υπέρρευστο τσιµεντοειδές µίγµα (υγροποιηµένο επίχωµα) µε σταθερότητα όγκου και ελεγχόµενα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά. Είναι σχεδιασµένο να περιέχει κατά κανόνα λεπτόκοκκα ή και χοντρόκοκκα αδρανή, τσιµέντο, ιπτάµενη τέφρα, χηµικά πρόσθετα και νερό. Ονοµάζεται υλικό χαµηλής θλιπτικής αντοχής γιατί σύµφωνα µε το πρότυπο η αντοχή του δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 8,3 N/mm2. Ανάλογα µε τη θλιπτική του αντοχή καθορίζονται και οι εφαρµογές στη χρήση του. Η πιο συνήθης εφαρµογή του είναι ως υλικό πλήρωσης (επίχωσης), υποκαθιστώντας το παραδοσιακό επίχωµα µε την ιδιότητα του να είναι µελλοντικά επανασκάψιµο µε αντοχή σε θλίψη 0,5-4 N/mm2. Άλλες κύριες εφαρµογές πλήρωσης είναι: εκσκαφών, γενικώς εγκαταλελειµµένων δεξαµενών, κοιλοτήτων σε δύσκολα 46

47 προσπελάσιµες εσοχές, επισκευών σε έργα οδοποιίας ως υπόστρωµα στον ασφαλτοτάπητα, σταθεροποίησης πρανών. 5.7 Ανθεκτικό σε επιφανειακή φθορά Σε οδοστρώµατα µεγάλης και βαριάς κυκλοφορίας, σε κρηπιδότοιχους λιµενικών έργων, σε επενδύσεις αγωγών, σηράγγων κλπ, όπου ρέει νερό µε φερτές ύλες, καθώς και σε άλλες παρόµοιες περιπτώσεις, πρέπει η επιφάνεια του σκυροδέµατος να έχει αντοχή σε φθορά από κρούσεις και τριβές. Για να επιτευχθεί αυτό, ο Ν.Κ.Τ.Σ απαιτεί χονδρόκοκκα αδρανή (κοκκοµετρική καµπύλη στο κάτω µισό της υποζώνης Δ), περιεκτικότητα σε τσιµέντο τουλάχιστον 350 kg/m3, κατηγορία σκυροδέµατος τουλάχιστον C20/25, χαµηλή περιεκτικότητα νερού (τέτοια ώστε αν δεν χρησιµοποιείται υπερρευτοποιητικό η κάθιση να είναι το πολύ 50mm) ώστε να ελαχιστοποιηθεί η εξίδρωση, και τέλος συντήρηση για 14 ηµέρες. 5.8 Μειωµένης υδατοπερατότητας Η διαπερατότητα της µάζας του σκυροδέµατος εξαρτάται κατά κύριο λόγο από τον όγκο των τριχοειδών πόρων και των κενών του σκληρυµένου τσιµεντοπολτού. Εποµένως, σε κατασκευές όπου απαιτείται αυξηµένη υδατοστεγανότητα, όπως υδατόπυργοι ή υδατοδεξαµενές, τοίχοι και δάπεδα υπογείων που βρίσκονται κάτω από τον υπόγειο ορίζοντα κλπ, χρειάζεται καλή συµπύκνωση του σκυροδέµατος, µείγµα αδρανών µε λίγα κενά και κυρίως µικρός λόγος 47