1 Η Πυριτική Παιπάλη στην Κυπριακή Κατασκευαστική Βιομηχανία Silica Fume in the Cypriot Construction Industry Αντώνης ΚΑΝΕΛΛΟΠΟΥΛΟΣ 1, Μιχάλης ΠΕΤΡΟΥ 2, Ιωάννης ΙΩΑΝΝΟΥ 3, Μάριος ΜΥΡΙΑΝΘΟΠΟΥΛΟΣ 4, Αντώνης ΘΕΟΦΑΝΙΔΗΣ 5 Λέξεις κλειδιά: Πυριτική Παιπάλη, Ανθεκτικότητα, Τεχνολογία Σκυροδέματος ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Η κατασκευαστική βιομηχανία στην Κύπρο αντιμετωπίζει καθημερινά ένα μεγάλο αριθμό προκλήσεων. Προκλήσεις οι όποιες θα πρέπει να αντιμετωπιστούν με τα κατάλληλα μέτρα έτσι ώστε να διασφαλιστεί η αξιοπιστία των κατασκευών. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που έχουν να αντιμετωπίσουν στην καθημερινότητα τους οι μηχανικοί είναι το εξαιρετικά επιθετικό, προς το σκυρόδεμα, περιβάλλον της χώρας, αποτέλεσμα της γεωγραφικής της θέσης. Παράκτια και λιμενικά έργα είναι συνεχώς εκτεθειμένα σε συνθήκες που μπορούν να προκαλέσουν εκτεταμένα προβλήματα διάβρωσης. Επιπλέον η κατασκευή μεγάλων κτιριακών συγκροτημάτων κάνει επιτακτική την ανάγκη χρησιμοποίησης σκυροδεμάτων υψηλής αντοχής με υψηλή ρευστότητα και ικανοποιητική ανθεκτικότητα. Η χρησιμοποίηση πυριτικής παιπάλης στην Κύπρο ως βελτιωτικό της αντοχής και της ανθεκτικότητας γίνεται μόλις τα τελευταία χρόνια και σε μικρή έκταση. Η κατασκευαστική βιομηχανία ακόμα είναι επιφυλακτική τόσο σε ότι έχει να κάνει με τη βελτιστοποίηση των παραγόμενων σκυροδεμάτων όσο και με το αυξανόμενο κόστος εξαιτίας της χρησιμοποίησης προσμίκτων. ABSTRACT: Engineers and contractors in Cyprus face the challenge of creating concrete structures durable enough to withstand the hostile weather environment of the island. Furthermore, the ongoing construction of complex structures (offshore developments and tall residential buildings) requires concretes that are 1 Μεταδιδακτορικός Συνεργάτης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: akan@ucy.ac.cy 2 Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: petrou@ucy.ac.cy 3 Λέκτορας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: ioannis@ucy.ac.cy 4 Πολιτικός Μηχανικός, Εταιρία Arkwright Enterprises Ltd, email: 5 Πολιτικός Μηχανικός, Εταιρία Arkwright Enterprises Ltd, email:
2 not only durable but are also highly workable. The purpose of the work presented in this paper is to show that the utilisation of mineral admixtures, and more specifically the use of silica fume, can offer an effective solution to durability requirements. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια η κατασκευαστική βιομηχανία, και πιο συγκεκριμένα η βιομηχανία σκυροδέματος, αντιμετωπίζει τη μεγάλη πρόκληση της διασφάλισης της ανθεκτικότητας των κατασκευών. Για την ώρα, η αξιοπιστία των κατασκευών κρίνεται από το κατά πόσο αυτές ικανοποιούν τις απαιτήσεις των κανονισμών, των οποίων οι θεμελιώδεις αρχές είναι βασισμένες πάνω σε κριτήρια αντοχής. Ο μηχανικός είναι υποχρεωμένος να προδιαγράψει την απαιτουμένη χαρακτηριστική αντοχή του σκυροδέματος που θα χρησιμοποιηθεί ενώ παράλληλα οφείλει να διασφαλίσει και τη σωστή διάταξη οπλισμών που θα πρέπει να τοποθετηθούν σε κάθε περίπτωση. Ανάλογα με τις απαιτήσεις και το είδος του έργου, καθώς και ανάλογα με το πόσο σεισμογενής είναι η περιοχή, ο μηχανικός αλλάζει τις μεταβλητές του οπλισμένου σκυροδέματος έτσι ώστε να ικανοποιούνται οι δικλείδες ασφαλείας που θέτει ο εκάστοτε κανονισμός. Οι υφιστάμενοι κανονισμοί όμως δεν έχουν καμία πρόνοια για τη διασφάλιση της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος. Οι λόγοι που συμβαίνει αυτό θα πρέπει να αναζητηθούν αφενός μεν στη γενικότερη, εσφαλμένη, άποψη ότι ένα σκυρόδεμα με μεγάλη αντοχή (ή μεγάλη περιεκτικότητα σε τσιμέντο) είναι και ανθεκτικό και αφετέρου στην ελλιπή κατανόηση των φαινομένων που συνθέτουν την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. Είναι χαρακτηριστικό ότι ακόμα και σήμερα, μετά από σχεδόν 30 χρόνια επισταμένης έρευνας στο αντικείμενο της ανθεκτικότητας, υπάρχει διχογνωμία στην επιστημονική κοινότητα για το ποιοι ακριβώς είναι εκείνοι οι παράγοντες που επηρεάζουν την ανθεκτικότητα καθώς και για το ποιοι ακριβώς είναι οι μηχανισμοί τους. Η διεθνής ερεύνα στο πεδίο της τεχνολογίας σκυροδέματος έχει δείξει ότι η ανθεκτικότητα είναι μια πολυεπίπεδη και εξαιρετικά πολύπλοκη «ιδιότητα» η οποία δεν θα πρέπει να ερμηνεύεται μέσω εμπειρικών κανόνων και υπεραπλουστευμένων θεωριών. Τόσο στην Κύπρο όσο και στην Ελλάδα η χρήση ορυκτών προσθέτων και ειδικά πυριτικής παιπάλης στο σκυρόδεμα είναι ιδιαίτερα περιορισμένη και γίνεται κυρίως για την παράγωγη σύνθετων τύπων τσιμέντου που χρησιμοποιούνται σε κατασκευές ειδικών απαιτήσεων. Η εκμετάλλευση της πυριτικής παιπάλης σε αναμίγματα σκυροδέματος για συμβατικές κατασκευές είναι σχεδόν ανύπαρκτη και αυτό οφείλεται στην αύξηση του κόστους το οποίο αντιμετωπίζεται στις πλείστες των περιπτώσεων ως ένας βραχυπρόθεσμος παράγοντας που επηρεάζει ένα έργο. Ένας επιπλέον ανασταλτικός παράγοντας στη χρήση ορυκτών προσμίκτων είναι η έλλειψη εξειδικευμένων τεχνικών γνώσεων για το πώς λειτουργούν τα συγκεκριμένα υλικά μέσα στο σκυρόδεμα και πως μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τόσο τη νωπή του όσο και τη σκληρυμένη του κατάσταση. Αυτή η απουσία της τεχνογνωσίας κάνει πολλές φορές τους μηχανικούς επιφυλακτικούς απέναντι στη χρήση των συγκεκριμένων προσθέτων. Τα επόμενα
3 χρόνια αναμένεται η χρήση ορυκτών προσθέτων να γίνει επιτακτική ανάγκη μιας και το Ευρωπαϊκό πρότυπο σκυροδέματος (ΕΝ 206-1) υιοθέτει κατηγορίες έκθεσης στο εξωτερικό περιβάλλον καθορίζοντας απαιτήσεις και περιορισμούς σχετιζόμενους με τη μελέτη σύνθεσης των σκυροδεμάτων. Η ΠΥΡΙΤΙΚΗ ΠΑΙΠΑΛΗ Η εισαγωγή της πυριτικής παιπάλης στη βιομηχανία σκυροδέματος έγινε στα μέσα της δεκαετίας του 70. Η χρήση της διεθνώς αυξήθηκε κατακόρυφα κατά τη διάρκεια των δεκαετιών 80 και 90, με το σκυρόδεμα που την περιείχε να χαρακτηρίζεται ως «υψηλής αντοχής» και «χαμηλής διαπερατότητας». Η πυριτική παιπάλη είναι παραπροϊόν της βιομηχανίας πυριτικών μετάλλων και σιδηροπυριτικών κραμάτων και είναι διαθέσιμη σε διαφόρους τύπους ανάλογα με το ποσοστό πυριτικών οξειδίων που περιέχει. Είναι αρκετά λεπτόκοκκη με τους κόκκους της να είναι περίπου 100 φορές μικρότεροι από τους κόκκους του τσιμέντου. Όπως γίνεται αντιληπτό ένα τόσο λεπτό υλικό δημιουργεί καλύτερο εγκιβωτισμό του τσιμεντοπολτού γύρω από τα αδρανή βελτιώνοντας αισθητά την ποιότητα της μεταβατικής ζώνης (Neville, 1995). Επιπλέον, σε αντίθεση με τους γωνιώδεις κόκκους του τσιμέντου, οι κόκκοι της πυριτικής παιπάλης έχουν σφαιρικό σχήμα πράγμα που ενισχύει περισσότερο την πληρωτική τους ικανότητα (Bache, 1981). Η πυριτική παιπάλη δεν αντιδρά με το νερό, χαρακτηρίζεται όμως από την ιδιαίτερα αυξημένη ποζολανικότητα της. Όπως είναι γνωστό η εξώθερμη χημική αντίδραση που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ενυδάτωσης του τσιμέντου δίνει ως βασικό παράγωγο το ένυδρο πυριτικό ασβέστιο (CSH gel) και ως δευτερεύον προϊόν το υδροξείδιο του ασβεστίου. Όταν μέσα στο ανάμιγμα υπάρχει πρόσμικτο το οποίο περιέχει πυριτικά οξείδια, τα οξείδια αυτά δεσμεύουν την ποσότητα του υδροξειδίου του ασβεστίου οδηγώντας σε μια δευτερεύουσα χημική αντίδραση που έχει ως αποκλειστικό παράγωγο το ένυδρο πυριτικό ασβέστιο. Με άλλα λόγια η πυριτική παιπάλη δεν βοήθα στη βελτιστοποίηση της μικροδομής του σκυροδέματος απλά δρώντας ως πληρωτικό άλλα δημιουργώντας παράλληλα και επιπλέον ποσότητα CSH. Σύμφωνα με την έκθεση της τεχνικής επιτροπής 234R-06 του Αμερικανικού Ινστιτούτου Σκυροδέματος, δεν υπάρχουν αναφορές που να συνδέουν τη πυριτική παιπάλη με σοβαρές ασθένειες όπως ο καρκίνος ή η πυριτίαση (ACI 234R-06, 2006). Εν τούτοις μιας και πρόκειται για ένα εξαιρετικά λεπτόκοκκο υλικό το οποίο σε περίπτωση εισπνοής μπορεί να φτάσει ως τους πνεύμονες συνιστάται να εφαρμόζονται πάντοτε οι οδηγίες ασφαλούς χρήσης όπως αυτές ορίζονται από τον κατασκευαστή.
4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η μελέτη που παρουσιάζεται σε αυτό το άρθρο εξετάζει την προοπτική της αξιοποίησης της πυριτικής παιπάλης στα αναμίγματα σκυροδέματος που χρησιμοποιούνται στην Κυπριακή κατασκευαστική βιομηχανία. Γίνεται μια πρώτη εκτίμηση των πλεονεκτημάτων που προσφέρει το συγκεκριμένο πρόσμικτο τόσο στις μηχανικές ιδιότητες όσο και στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. Τα αναμίγματα, που εξετάζονται, είναι σχεδιασμένα για να ικανοποιούν τις απαιτήσεις συγκεκριμένων συμβατικών έργων εντός της Κυπριακής Δημοκρατίας. Ο χαρακτηρισμός της εργασιμότητας τους στο εργαστήριο έγινε με τη δοκιμή κάθισης. Υλικά Οι τσιμεντοκονίες που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή των μιγμάτων που παρουσιάζονται πιο κάτω ικανοποιούν τις απαιτήσεις του ΕΝ 206 1. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν δυο είδη τσιμέντου: 42,5 R τύπου CEM-II A και 52,5 Ν τύπου CEM-II B. Η χημική ανάλυση των τσιμεντοκονιών δίνεται στο Πίνακα 1. Πίνακας 1. Χημική ανάλυση τσιμεντοκονιών 42.5 R CEM-II A 52.5 N CEM-II Β SiO 2 % 19.09 19.96 Al 2 O 3 % 4.80 5.05 Fe 2 O 3 % 2.41 2.58 CaO % 60.44 60.43 MgO % 2.23 2.35 SO 3 % 3.45 3.46 LOSS ON IGNITION (950 o C) % 5.18 4.08 Ως ορυκτό πρόσμικτο χρησιμοποιήθηκε πυριτική παιπάλη (ELKEM microsilica) περιεκτικότητας 94% σε SiO 2, και με ειδική πυκνότητα ίση με 2.20. Χρησιμοποιήθηκε επίσης υπέρ-ρευστοποιητής με βάση τα τροποποιημένα πολυκαρβοξυλικά πολυμερή. Τα αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν για την παρούσα μελέτη ήταν θραυστά διαβασικά χονδρόκοκκα αδρανή σε δυο διαφορετικές διαβαθμίσεις, μεγίστου ονομαστικού κόκκου 10 και 20 mm. Επιπλέον τα μίγματα περιείχαν δυο είδη θραυστών ασβεστολιθικών λεπτόκοκκων αδρανών κοκκομετρικής διαβάθμισης 0/4 mm.
5 Πειραματική Διαδικασία Τα υλικά ζυγίζονταν και τοποθετούνταν σε οριζόντιο αναμικτήρα με την πιο κάτω σειρά: αρχικά αναμιγνύονταν τα χονδρόκοκκα αδρανή μαζί με τη πυριτική παιπάλη για 2 λεπτά. Κατόπιν προστίθεντο ένα-ένα τα υπόλοιπα υλικά. Κάθε προσθήκη υλικού συνοδευόταν από ανάμιξη 2 λεπτών. Με την ολοκλήρωση της ανάμιξης των ξηρών υλικών, νερό αναμιγμένο με 30% της ποσότητας του υπέρρευστοποιητή προστίθετο στο ανάμιγμα σε τρεις ισόποσες δόσεις. Στο τέλος προστίθετο και η εναπομένουσα ποσότητα υπέρ-ρευστοποιητή. Ακολούθως γίνονταν η δοκιμή κάθισης και εν συνεχεία λαμβάνονταν κυβικά δοκίμια διατομής 150 mm για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής, κυλινδρικά δοκίμια ύψους 300 mm και διαμέτρου 150 mm, για τον υπολογισμό του μέτρου ελαστικότητας, καθώς και πρισματικά δοκίμια τετραγωνικής διατομής 100 mm και μήκους 500 mm, για τον υπολογισμό της καμπτικής αντοχής. Όλα τα δοκίμια συμπυκνώνονταν με τη βοήθεια δονούμενης τράπεζας. Μετά από 24 ώρες τα δοκίμια τοποθετούνταν σε δεξαμενή συντήρησης, σταθερής θερμοκρασίας 20 ± 2 ο C, μέχρι και την 28 η ημέρα. Ο Πίνακας 2 παρουσιάζει τις αναλογίες των αναμιγμάτων που μελετήθηκαν. Τα αναμίγματα παρουσιάζονται σε ζεύγη με ή χωρίς πυριτική παιπάλη. Όσα περιέχουν πυριτική παιπάλη έχουν σημειωθεί με τα αρχικά Π.Π. Το ανάμιγμα Μ4 διαφοροποιείται από το Μ3-Π.Π. μόνο σε ότι έχει να κάνει με τον τύπο του τσιμέντου. Τα αναμίγματα Μ5 και Μ6 αποτελούν προσπάθεια αναπαραγωγής του Μ1-Π.Π. με διαφορετικό τύπο τσιμέντου και με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε τσιμέντο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η προδιαγραφή της αντικατάστασης του τσιμέντου με την πυριτική παιπάλη καθώς και ο γενικότερος σχεδιασμός των αναμιγμάτων έγινε με τη βοήθεια του προγράμματος LISA της ELKEM Νορβηγίας (LISA Software - ELKEM). Το συγκεκριμένο λογισμικό έχοντας ως δεδομένα τις απαιτήσεις για το παραγόμενο σκυρόδεμα καθώς και την κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών, είναι σε θέση να προδιαγράψει αναλογίες αναμιγμάτων που εξασφαλίζουν το καλύτερο δυνατό εγκιβωτισμό των υλικών.
6 Πίνακας 2. Αναλογίες αναμιγμάτων (Σημ.: Ν/Σ, λόγος νερού προς συνδετικό). Μ1 Μ1 Μ2 Μ3 Μ4 Μ5 Μ6 Μ2 Μ3 Π.Π. Π.Π. Π.Π. Π.Π. Π.Π. Π.Π. Τσιμέντο 52.5 N kg/m³ 475 400 500 410 525 430 - - - Τσιμέντο 42.5 R kg/m³ - - - - - - 430 350 300 Microsilica kg/m³ - 40-40 - 40 40 28 24 Διαβασικά 8/20 kg/m³ 706 680 708 680 696 680 680 680 680 Διαβασικά 4/10 kg/m³ 233 275 233 270 229 280 280 275 275 Ασβεστ. 0/4 kg/m³ 543 560 533 540 513 540 540 560 560 Λεπτή Ασβεστ. Άμμος kg/m³ 134 110 131 130 127 130 130 110 110 Νερό kg/m³ 214 200 210 190 225 200 200 175 150 Υπέρ-Ρευστοποιητης lt/m³ 4 3,7 4 2,9 4 3,7 3,8 3,5 3,4 Ν/Σ - 0,45 0,45 0,42 0,42 0,43 0,43 0,43 0,46 0,46 Κάθιση mm 100 75 98 38 128 98 177 187 125 Για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων χρησιμοποιήθηκαν μηχανή θλίψης 5000 kn (για τη θλιπτική αντοχή και μέτρο ελαστικότητας) και πλαίσιο 100 kn (για την αντοχή σε κάμψη). Οι δοκιμές έγιναν με βάση τις πρόνοιες των αντίστοιχων Ευρωπαϊκών προτύπων: ΕΝ 12390-3 για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής, ΕΝ 12390-5 για την αντοχή σε κάμψη και BS 1881-121 για το μέτρο ελαστικότητας. Ο προσδιορισμός του ανοικτού πορώδους έγινε με τη μέθοδο του κορεσμού υπό συνθήκες κενού ενώ για τον υπολογισμό του συντελεστή απορροφητικότητας χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της τριχοειδούς απορρόφησης οργανικού διαλύτη όπως αυτή περιγράφεται από τους Hall & Hoff (2002) και Gummerson et al. (1980). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το πορώδες, η απορροφητικότητα, η καμπτική αντοχή και το μέτρο ελαστικότητας μετρήθηκαν όταν ολοκληρώθηκε η συντήρηση των 28 ημερών. Η θλιπτική αντοχή μετρήθηκε επιπλέον και στα διαστήματα των 2, 7 και 14 ημερών. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ Ο Πίνακας 3 παρουσιάζει συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα για την εξέλιξη της θλιπτικής αντοχής καθώς και για τις τιμές του πορώδους και της
7 απορροφητικότητας μετά την 28 η ημέρα. Παρουσιάζονται επίσης οι επί τοις εκατό διαφορές ανάμεσα στις ιδιότητες των αναμιγμάτων. Πίνακας 3. Αποτελέσματα θλιπτικών αντοχών και ανθεκτικότητας (Σημ.: Η «%Διαφορά» για τα αναμίγματα Μ4, Μ5 και Μ6 είναι σε σύγκριση με τα Μ3-Π.Π. και Μ1-Π.Π. αντίστοιχα). Α/Α 2-ημ. (MPa) 7-ημ. (MPa) 14-ημ. (MPa) 28-ημ. (MPa) Πορώδες % Απορρ/τητα (mm/ min) Μ1 38,3 53,6 58,3 61,7 17,5 0,07 Μ1-Π.Π. 40,7 53,6 64,9 73,2 12,7 0,05 % Διαφορά +15,7-27,4-28,6 Μ2 42,6 55,2 60,5 66,9 14,8 0,07 Μ2 Π.Π. 44,5 55,5 69,6 73,3 13,1 0,05 % Διαφορά +8,7-11,5-28,6 Μ3 45,6 56,7 61,4 66,7 17,3 0,06 Μ3 Π.Π. 44,5 63,4 66,2 72,5 16,7 0,07 % Διαφορά +8,0-3,5 +14,3 Μ4 Π.Π. 41,2 61,8 63,7 66,5 16,3 0,07 % Διαφορά -8,3-2,4 - Μ5 Π.Π. 37,6 59,0 62,8 64,4 17,6 0,08 % Διαφορά -12,0 +27,8 +37,5 Μ6 Π.Π. 38,6 60,5 63,1 64,6 16,9 0,07 % Διαφορά -11,7 +24,9 +28,6 Ο Πίνακας 4 παρουσιάζει τις τιμές για την καμπτική αντοχή και το μέτρο ελαστικότητας.
8 Πίνακας 4. Αποτελέσματα καμπτικής αντοχής και μέτρου ελαστικότητας. Α/Α Καμπτική Αντοχή Μέτρο Ελαστικότητας (MPa) (GPa) Μ1 5,5 29 Μ1-Π.Π. 6,5 30 Μ2 6,5 29 Μ2 Π.Π. 7,2 29 Μ3 5,7 29 Μ3 Π.Π. 6,2 29 Μ4 Π.Π. 6,6 28 Μ5 Π.Π. 7,1 30 Μ6 Π.Π. 7,8 29 Παρατηρώντας τα αποτελέσματα μπορούν να εξαχθούν ορισμένα πολύ χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με τη χρήση της πυριτικής παιπάλης και τη βελτίωση των ιδιοτήτων που προκαλεί. Καταρχήν σε όλες τις περιπτώσεις των αναμιγμάτων που περιέχουν πυριτική παιπάλη παρατηρείται ένας σχετικά αργός ρυθμός ανάπτυξης αντοχών μέχρι τις πρώτες επτά ήμερες. Κάτι τέτοιο είναι αναμενόμενο μιας και από τη διεθνή βιβλιογραφία είναι γνωστό ότι για τη πυριτική παιπάλη απαιτείται μικρότερο χρονικό διάστημα προκειμένου να αρχίσει να φαίνεται η επίδραση της στις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος (Neville, 1995 - Persson, 1998). Φτάνοντας στις 28 ήμερες διαπιστώνεται (για τα αναμίγματα Μ1 έως και Μ3) ότι η προσθήκη πυριτικής παιπάλης βελτιώνει τη συμπεριφορά του σκυροδέματος τόσο στη θλίψη όσο και στην κάμψη ενώ το μέτρο ελαστικότητας δείχνει να μην επηρεάζεται σημαντικά. Ποσοστιαία η αύξηση της αντοχής είναι μεγαλύτερη για το ανάμιγμα Μ1 (15,7%) παρά για τα Μ2 (8,7%) και Μ3 (8%). Αυτό συμβαίνει εξαιτίας της υψηλής περιεκτικότητας σε τσιμέντο που έχουν τα αναμίγματα Μ2 και Μ3, πράγμα που καθιστά τη συμβολή της πυριτικής παιπάλης λιγότερο εμφανή. Η σπουδαιότητα της χρήσης πυριτικής παιπάλης φαίνεται παρατηρώντας τους δείκτες ανθεκτικότητας (πορώδες και απορροφητικότητα). Όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 3, το πορώδες μειώνεται σημαντικά και η μείωση αυτή αυξάνει όσο λιγότερη ποσότητα τσιμέντου συμμετέχει στο ανάμιγμα. Παρόμοια σημαντική μείωση (28,6%) έχουμε και στο συντελεστή απορροφητικότητας. Στο ανάμιγμα Μ3 φαίνεται η απορροφητικότητα να αυξάνει ελάχιστα όταν χρησιμοποιήθηκε πυριτική παιπάλη. Και σε αυτή την περίπτωση η μεγάλη περιεκτικότητα σε τσιμέντο δεν έχει επιτρέψει (ακόμα και μετά από 28 ήμερες) στο πρόσθετο να βελτιώσει αρκετά τις ιδιότητες του σκυροδέματος (πράγμα που φαίνεται και από
9 τη μικρή μείωση στο πορώδες). Θα πρέπει εδώ να σημειωθεί ότι με το πέρασμα του χρόνου αναμένεται να μειωθούν περαιτέρω το πορώδες και η απορροφητικότητα. Το ανάμιγμα Μ4 έδειξε ότι η αλλαγή στον τύπο του τσιμέντου επιφέρει μια αναμενόμενη μείωση στη θλιπτική αντοχή (σε σχέση με το Μ3-Π.Π.) όμως το πορώδες και η απορροφητικότητα παραμένουν πρακτικά αμετάβλητα. Ιδιαίτερα ικανοποιητικά είναι και τα αποτελέσματα των αναμιγμάτων Μ5 και Μ6 τα οποία σχεδιαστήκαν με βάση το Μ1-Π.Π., με τη διαφορά ότι χρησιμοποιήθηκε διαφορετικός τύπος και λιγότερη ποσότητα τσιμέντου. Και στις δυο περιπτώσεις παρατηρήθηκαν τιμές για τις αντοχές και τους δείκτες ανθεκτικότητας που ήταν στα επίπεδα των αντίστοιχων τιμών που επετεύχθησαν στα αναμίγματα με τσιμέντο 52,5 Ν και περιεκτικότητα άνω των 400 kg/m 3. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συνοψίζοντας τα ευρήματα της έρευνας που παρουσιάστηκε πιο πάνω, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η παράγωγη σκυροδεμάτων που ικανοποιούν τις απαιτήσεις για αντοχή ενώ παράλληλα έχουν και ικανοποιητική ανθεκτικότητα είναι εφικτή χωρίς να είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν μεγάλες ποσότητες τσιμέντου. Η σωστή εκμετάλλευση των ορυκτών προσμίκτων, και ιδιαίτερα της πυριτικής παιπάλης, μπορεί να προσφέρει αξιόπιστες λύσεις σε χρόνια προβλήματα ανθεκτικότητας δίνοντας παράλληλα την ευκαιρία επαναπροσδιορισμού κάποιων απαρχαιωμένων «κανόνων» της τεχνολογίας σκυροδέματος. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι συγγραφείς θέλουν να εκφράσουν τις ευχαριστίες τους προς τη Νορβηγική βιομηχανία πρόσμικτων ELKEM για την πολύτιμη βοήθεια της καθώς επίσης και προς τη τσιμεντοβιομηχανία «Βασιλικό» για την ευγενή χορηγία των τσιμέντων. ΑΝΑΦΟΡΕΣ American Concrete Institute Committee 234 Report, Guide for the use of silica fume in concrete, ACI, Farmington Hills, Techical Report (2006) Bache H.H., Densified cement: ultra-fine particle-based materials, CBL Report, Aalborg Portland, Denmark, No. 40, (1981)
10 Gummerson, R.J., Hall, C. & Hoff, W.D., Water movement in porous building materials II. Hydraulic suction and sorptivity of brick and other masonry materials. Building and Environemnt, Vol. 15, No 2 (1980) 101-108 Hall, C and Hoff, W.D. «Water transport in brick, stone and concrete», Taylor and Francis, London and New York (2002) LISA ELKEM open source software for concrete mixture proportioning, http://www.elkem.no/eway/default.aspx?pid=245&trg=main_7244&main_7244= 7270:0:4,4564:1:0:0:::0:0 Neville A.M., «Properties of Concrete», 4 th London (1995). Edition, Longman Group Ltd, Persson B, Seven year study on the effect of silica fume in concrete. Advanced Cement Based Materials, Vol. 7, (1998) 139-155