Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών Εργαστηριακό Μέρος Ενότητα 8: Εργαστηριακός Έλεγχος Σκυροδέματος Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Περιεχόμενα Ενότητας Πειραματικό Μέρος Υλικά Συσκευές και Όργανα Πειραματική Διαδικασία Μέτρηση Θερμοκρασίας Νωπού Σκυροδέματος Εργαστηριακός Αναμικτήρας Σκυροδέματος Δοκιμή Κάθισης (slump test) Δοκιμή Φαινόμενου Βάρους Νωπού Σκυροδέματος Ζυγός OHAUS Προσδιορισμός Θλιπτικής Αντοχής Σκυροδέματος Δοκιμή Αεροπεριεκτικότητας Σκυροδέματος 4

5 Πειραματικό Μέρος 5

6 Υλικά Χαλίκι Γαρμπίλι Άμμος Τσιμέντο Πόσιμο νερό Απιονισμένο νερό 6

7 Συσκευές και Όργανα Μηχανικός ζυγός OHAUS Ηλεκτρονικός ζυγός Mηχανικός αναμικτήρας σκυροδέματος Θερμόμετρο σκυροδέματος Κώνος κάθισης Πρότυπη ράβδος διαμέτρου Φ16 Δοχείο αεροπεριεκτικότητας Χυτοσιδηρές μήτρες Υγρός θάλαμος Μυστρί Υδροβολέας 7

8 Πειραματική Διαδικασία -1 Αφού έχει προηγηθεί ο σχεδιασμός μελέτης σύνθεσης σκυροδέματος (κατά ACI), ακολουθεί η φάση ελέγχου των απαιτούμενων χαρακτηριστικών της σύνθεσης (κάθιση, αεροπεριεκτικότητα, φαινόμενο βάρος σκυροδέματος, θλιπτική αντοχή, αντλησιμότητα πλαστιμότητα κλπ). Έχοντας τις αρχικές ποσότητες των συστατικών της σύνθεσης για 1 m 3 νωπού σκυροδέματος, με ξηρά κλιβανισμένα αδρανή (ξ.κ.α.), αυτές θα πρέπει να μετατραπούν αναλογικά και αντιπροσωπευτικά σε εργαστηριακό ανάμιγμα, όγκου περίπου 35 l. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής: 8

9 Πειραματική Διαδικασία -2 Έχουν προσδιοριστεί οι υγρασίες των αδρανών, από τις οποίες υπολογίζεται το συνολικό νερό που περιέχει η μάζα (σε kg) των αδρανών της σύνθεσης. Το νερό που εμπεριέχεται στα αδρανή αφαιρείται από το νερό της αρχικής σύνθεσης και οι ποσότητες των αδρανών τροποποιούνται σύμφωνα με την υγρασία (σύνθεση 1 m 3 νωπού σκυροδέματος με φυσικά υγρά αδρανή Φ.Υ. αδρανή ). Λαμβάνεται μια ποσότητα χαλικιού (m ΧΑΛΙΚΙΟΥ ) μετά από διμερισμό, περίπου 25 kg, η οποία θα είναι και ο οδηγός για το σχεδιασμό του εργαστηριακού αναμίγματος με τον εξής τρόπο, συμπληρώνοντας τον παρακάτω πίνακα: 9

10 Πειραματική Διαδικασία -3 Συστατικό Μάζα συστατικού σε 1 m 3 νωπού συμπυκνωμένου σκυροδέματος με φυσική υγρασία (Φ.Υ.) Σχέδιο Εργαστηριακού Αναμίγματος με φυσική υγρασία (Φ.Υ.) Χαλίκι Μ ΧΑΛΙΚΙΟΥ m ΧΑΛΙΚΙΟΥ Γαρμπίλι Μ ΓΑΡΜΠΙΛΙΟΥ ;= Άμμος Μ ΑΜΜΟΥ ;= Τσιμέντο Μ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ ;= Νερό Μ ΝΕΡΟΥ ;= Αέρας Μ ΑΕΡΑ ;= Με τον ίδιο τρόπο υπολογίζονται οι ποσότητες όλων των συστατικών για το εργαστηριακό ανάμιγμα. 10

11 Πειραματική Διαδικασία -4 Οι υπολογισθείσες ποσότητες για κάθε συστατικό του εργαστηριακού αναμίγματος φέρονται εντός του εργαστηριακού αναμικτήρα με την εξής σειρά: χαλίκι, γαρμπίλι, άμμος, τσιμέντο, νερό (στο τέλος), ο χρόνος ξεκινά να μετρά από την προσθήκη της τελευταίας σταγόνας νερού και αναδεύονται. Με τη λήξη της ανάδευσης ακολουθούνται οι παρακάτω δοκιμές: 11

12 Δοκιμές Μέτρηση θερμοκρασίας νωπού σκυροδέματος Δοκιμή κάθισης (slump test) Έλεγχος αντλησιμότητας πλαστιμότητας Λήψεις δοκιμίων Δοκιμή Φαινόμενου Βάρους νωπού σκυροδέματος Δοκιμή αεροπεριεκτικότητας σκυροδέματος Προσδιορισμός θλιπτικής αντοχής σκυροδέματος 12

13 Μέτρηση Θερμοκρασίας Νωπού Σκυροδέματος Εντός του νωπού σκυροδέματος του αναμικτήρα τοποθετείται θερμόμετρο σκυροδέματος και μετράται η θερμοκρασία του. 13

14 Εργαστηριακός Αναμικτήρας Σκυροδέματος 14

15 Δοκιμή Κάθισης (slump test) -1 Ο κώνος κάθισης (κώνος Abrams) διαβρέχεται εσωτερικά και αφού τοποθετηθεί σε λεία και επίπεδη επιφάνεια, γεμίζεται έως το ⅓ του ύψους του με σκυρόδεμα που λαμβάνεται με σέσουλα από διάφορες τυχαίες θέσεις εντός του αναμικτήρα. Ακολουθεί συμπύκνωση του σκυροδέματος με 25 χτυπήματα με πρότυπη ράβδο διαμέτρου Φ16. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται και για τις άλλες 2 στρώσεις, ενώ προσοχή πρέπει να επιδεικνύεται κατά τη συμπύκνωση των 2 στρώσεων καθώς η πρότυπη ράβδος δεν πρέπει να εισέρχεται εντός της προηγούμενης στρώσης. 15

16 Δοκιμή Κάθισης (slump test) -2 Αφού ολοκληρωθεί η συμπύκνωση της 3ης στρώσης, μορφώνεται και επιπεδώνεται η επιφάνεια της κορυφής του κώνου και ο κώνος αφαιρείται αργά και σταθερά εντός χρόνου 5 s μέγιστο. Ο κώνος αναστρέφεται και τοποθετείται δίπλα από το νωπό σωρό σκυροδέματος. Στην επιφάνεια της κορυφής του κώνου κάθισης τοποθετείται η πρότυπη ράβδος Φ16 και μετράται η ελεύθερη απόσταση ανάμεσα σε αυτή και το υψηλότερο σημείο του νωπού σκυροδέματος με ακρίβεια cm. Προσδιορίζεται από τον Κ.Τ.Σ.-97 η κατηγορία κάθισης του σκυροδέματος. 16

17 Κώνος Κάθισης 17

18 Δοκιμή Κάθισης (slump test) -3 18

19 Δοκιμή Κάθισης (slump test) -4 19

20 Έλεγχος Αντλησιμότητας - Πλαστιμότητας Το μόρφωμα του νωπού σκυροδέματος που έχει προκύψει από την απομάκρυνση του κώνου κάθισης χτυπάται με την πρότυπη ράβδο διαμέτρου Φ16, με κατεύθυνση από το πλάι προς το κέντρο του κώνου. Αν η ράβδος εισέρχεται στο μόρφωμα και απλώς το παραμορφώνει, τότε το σκυρόδεμα θεωρείται αντλήσιμο και πλάστιμο. Αν πάλι η ράβδος αποκόπτει τεμάχια σκυροδέματος και αδρανών, τότε θεωρείται μη αντλήσιμο. 20

21 Λήψεις Δοκιμίων Λαμβάνονται τουλάχιστον 2 δοκίμια με ποσότητες σκυροδέματος που φέρονται εντός χυτοσιδηρών μητρών με την εξής διαδικασία: Η μήτρα γεμίζεται με σκυρόδεμα έως το ½ του ύψους της και αυτό συμπυκνώνεται με 25 χτυπήματα με την πρότυπη ράβδο διαμέτρου Φ16. το ίδιο γίνεται και για το υλικό της 2ης στρώσης. Ακολούθως επιπεδώνεται η επιφάνεια της μήτρας με μυστρί και τοποθετείται ετικέτα με τον κωδικό και τα χαρακτηριστικά του δοκιμίου (ημερομηνία, κατηγορία σκυροδέματος, αύξων αριθμός δείγματος). Τα δοκίμια μετά τη λήψη τους παραμένουν για 24±4 ώρες στις μήτρες και στη συνέχεια τοποθετούνται για συντήρηση εντός υγρού θαλάμου, θερμοκρασίας 20 ±2 C και σχετικής υγρασίας μεγαλύτερης του 95% για 28 ημέρες. 21

22 Χυτοσιδηρή Μήτρα - Δοκίμια Δκυροδέματος 22

23 Δοκιμή Φαινόμενου Βάρους Νωπού Σκυροδέματος Ζυγίζεται το δοχείο αεροπεριεκτικότητας και προσδιορίζεται το απόβαρο. Γεμίζεται το δοχείο έως το ⅓ του ύψους του με νωπό σκυρόδεμα και συμπυκνώνεται με 25 ραβδισμούς με την πρότυπη ράβδο διαμέτρου Φ16. Το ίδιο ακολουθεί για τις 2 επόμενες στρώσεις με τη μέθοδο που περιγράφηκε παραπάνω. Η επιφάνεια του δοχείου επιπεδώνεται με μυστρί και ζυγίζεται το μικτό βάρος του συστήματος. Προσδιορίζεται το καθαρό βάρος και υπολογίζεται το φαινόμενο βάρος από τη σχέση: Φ. Β. ΣΚΥΡΟΜΕΜΑΤΟΣ = καθαρό βάρος νωπού σκυροδέματος πραγματικός (βαθμονομημένος) όγκος δοχείου αεροπερ/τας 23

24 Ζυγός OHAUS 24

25 Δοκιμή Αεροπεριεκτικότητας Σκυροδέματος Στο δοχείο αεροπεριεκτικότητας, γεμισμένο με νωπό σκυρόδεμα από την προηγούμενη δοκιμή, προσαρτάται η ειδική κεφαλή και συμπληρώνεται με απιονισμένο νερό. Ακολουθεί η μέτρηση της αεροπεριεκτικότητας και καταγράφεται η ένδειξη για το % ποσοστό της αεροπεριεκτικότητας στο σκυρόδεμα. 25

26 Συσκευή Αεροπεριεκτικότητας (μέθοδος Washington) 26

27 Προσδιορισμός Θλιπτικής Αντοχής Σκυροδέματος -1 Μετά από τη συντήρηση των δοκιμίων στον υγρό θάλαμο, θερμοκρασίας 20 ±2 C και σχετικής υγρασίας μεγαλύτερης του 95% τα δοκίμια είναι έτοιμα να υποστούν θραύση κατά τη δοκιμή θλίψης. Τα δοκίμια εξέρχονται του υγρού θαλάμου, σκουπίζονται επιφανειακά και ζυγίζονται με ακρίβεια 1 g. Έπειτα μετρώνται με παχύμετρο οι διαστάσεις τους, σε 3 σημεία για κάθε πλευρά, οι οποίες και δεν θα πρέπει να αποκλίνουν περισσότερο από ±3 mm σε σχέση με την ονομαστική διάσταση των 150 mm. Κάθε δοκίμιο φέρεται εντός της διάταξης δοκιμής θλίψης και υπολογίζεται η θλιβόμενη επιφάνεια (από το γινόμενο πλάτος x ύψος ή μήκος x πλάτος), ανάλογα με το πως το δοκίμιο εισήλθε στη διάταξη δοκιμής θλίψης. Απαγορεύεται από τον Κ.Τ.Σ.-97 η τοποθέτηση του δοκιμίου με την κατασκευαστική του επιφάνεια (αυτήν που ίσιωσε το μυστρί) ανάμεσα στις πλάκες θλίψης. 27

28 Προσδιορισμός Θλιπτικής Αντοχής Σκυροδέματος -2 Ξεκινά η φόρτιση του δοκιμίου έως ότου η συσκευή καταγράψει το ανώτερο φορτίο πριν τη θραύση (συνήθως δίνεται σε kn). Από το προσδιορισθέν φορτίο θραύσης και το εμβαδόν της θλιβόμενης επιφάνειας, υπολογίζεται η τάση θραύσης σε MPa, ως το πηλίκο των παραπάνω μεγεθών. Προσοχή πρέπει να δοθεί στην ταχύτητα φόρτισης η οποία πρέπει να είναι μεταξύ 0,1 1 Ν/mm 2 s και στη συνολική διάρκεια της δοκιμής (από την έναρξη εφαρμογής του φορτίου έως τη θραύση) δεν πρέπει να διαρκέσει λιγότερο από 30 s. 28

29 Τυπικά Τεστ Νωπού Σκυροδέματος ASTM C Sampling Freshly Mixed Concrete ASTM C Temperature of Freshly Mixed Concrete ASTM C Slump of Hydraulic-Cement Concrete ASTM C Air Content of Fresh Concrete by the Pressure Method ASTM C a Density (Unit Weight), Yield and Air Content of Concrete ASTM C Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field 29

30 Τέλος Ενότητας 30