Μελέτη της Μείωσης της Αντοχής Ινοπλισµένων Κονιαµάτων κατά την Έκθεσή τους σε Υψηλές Θερµοκρασίες

Μελέτη της Μείωσης της Αντοχής Ινοπλισµένων Κονιαµάτων κατά την Έκθεσή τους σε Υψηλές Θερµοκρασίες Ζαχαρίας Γ. ΠΑΝ ΕΡΜΑΡΑΚΗΣ 1 Αναστασία Β. ΣΩΤΗΡΟΠΟΥΛΟΥ 2 Νικόλαος. ΝΙΚΟΛΟΥΤΣΟΠΟΥΛΟΣ 3 Εργαστήριο Αντοχής Υλικών Εργαστήριο οµικών Υλικών Τµήµα Εκπαιδευτικών Πολιτικών οµικών Έργων Ανώτατη Σχολή Παιδαγωγικής & Τεχνολογικής Εκπαίδευσης (ΑΣΠΑΙΤΕ) Σταθµός ΗΣΑΠ «Ειρήνη», Μαρούσι Αττικής Λέξεις κλειδιά: Ινοπλισµένο Κονιάµα, Πυρκαγιά, Υψηλές Θερµοκρασίες, Χρόνος Έκθεσης, Ίνες Γυαλιού, Ίνες Πολυπροπυλενίου ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Σε κονιάµατα τα οποία προέκυψαν από την ανάµιξη τσιµέντου υψηλής αντοχής, αδρανών από µάρµαρο και ινών πολυπροπυλενίου (PP) και γυαλιού (GL), µελετήθηκε η επίπτωση της έκθεσής τους σε θερµοκρασίες από o C έως και 9 o C και για ένα εύρος χρονικών διαστηµάτων, προσεγγίζοντας τις συνθήκες µιας πραγµατικής πυρκαγιάς. Η έρευνα έδειξε ότι τόσο η αύξηση της θερµοκρασίας έκθεσης των υλικών όσο και η χρονική της διάρκεια, οδηγεί σε µια συνεχόµενη πτώση της ικανότητας τους να αναλάβουν ικανά θλιπτικά και καµπτικά φορτία. Μέχρι έκθεσής τους στους 4 ο C µε 5 ο C παρατηρείται γενικά µια µικρή πτώση της αντοχής (έως 3%), όµως σε ακόµα µεγαλύτερες θερµοκρασίες, η πτώση συντελείται µε µεγαλύτερους ρυθµούς οδηγώντας σε εναποµένουσες αντοχές κάτω από το % της αρχικής, καθώς προσεγγίζεται η θερµοκρασία των 9 ο C. Τα ινοπλισµένα µε ίνες γυαλιού κονιάµατα εµφανίζουν συστηµατικά µεγαλύτερη αντοχή (κατά % τουλάχιστον) σε σχέση µε τα αντίστοιχα ινοπλισµένα µε PP για όλα σχεδόν τα εύρη θερµοκρασιών εκτός από την περιοχή των 3 o C µε 5 o C όπου µια αντιστροφή της µετρούµενης αντοχής παρατηρήθηκε. ABSTRACT: The scope of this experimental work is to study the exposure of glass (GL) and polypropylene (PP) reinforced cement mortars with marble aggregates, at temperatures from oc to 9oC during wide time intervals, approximating true fire conditions. From the investigation comes out that as exposing temperature is increased the compressive and flexural strength of mortar 1 ρ. Μεταλ. Μηχ. Επιστηµ. Συνεργάτης ΑΣΠΑΙΤΕ, email: z.g.panderma@gmail.com 2 ρ. Πολ. Μηχ. Καθηγήτρια ΑΣΠΑΙΤΕ, email: a_b_sotiropoulou@yahoo.gr 3 MSc Εκπ. Τεχν. Πολ. Μηχ. Εργ. Συνεργ. ΑΣΠΑΙΤΕ, Εργ. Συνεργ. Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΤΕ email: nikolasnikoloutso@hotmail.com 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 1

decrease but not with a constant rate. Up to the exposing temperature of 4 to 5 oc the decreasing of strength is down with a slow rate, reaching a 3% strength reduction. After this temperature region and as 9 oc is approached the strength reduction is more stepped, and appeared lower than % of its initial value. Also it is seemed that glass reinforced mortars appear a higher strength (about %) from that of polypropylene reinforced mortars for all time durations and exposing temperature except for the temperature range of 3 to 5 oc, at which a reversible response is appeared. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια, µετά και από την πρόκληση συγκλονιστικών καταστροφικών γεγονότων τόσο στην χώρα µας (µεγάλες πυρκαγιές το καλοκαίρι του 27, πυρπολισµοί στο κέντρο µεγάλων πόλεων το εκέµβρη του 28), όσο και στο εξωτερικό (εµβόλιση ίδυµων Πύργων στην Αµερική το 21, Πυρκαγιά στη Σήραγγα του Μοντ Μπλανκ στα σύνορα Γαλλίας - Ιταλίας (1999) κα), έχει αναζωπυρωθεί το ενδιαφέρον για τη µελέτη της επίδρασης της φωτιάς τόσο στα υλικά όσο και στην ίδια την κατασκευή. Εκδήλωση πυρκαγιάς πλησίον ή εντός µιας κατασκευής είναι δυνατόν να οδηγήσει στην ανάπτυξη πολύ υψηλών θερµοκρασιών, εκθέτοντας τα δοµικά της στοιχεία σε ισχυρή θερµική καταπόνηση. Ταυτόχρονα, δοµικές αλλαγές στη σύσταση των υλικών και η αποµείωση των µηχανικών τους ιδιοτήτων, εξασθενούν σηµαντικά την όλη κατασκευή, ενώ η γρήγορη εξάπλωση και ένταση της φωτιάς αλλά και η απαίτηση για γρήγορη κατάσβεση, συνήθως µε νερό, οδηγεί σε θερµικούς αιφνιδιασµούς µε ακόµα δυσµενέστερη εξέλιξη (Abramowicz & Kowalski 25). Το πρόβληµα που ανακύπτει αµέσως µετά, είναι το εάν µια τέτοια κατασκευή µπορεί να ανακατασκευαστεί ή τελικά είναι συµφερότερο να καθαιρεθεί, µε τις ανάλογες οικονοµικές συνέπειες. Η τελική απόφαση θα εξαρτηθεί όχι µόνο από τα υπάρχοντα τεχνικοοικονοµικά µέσα, αλλά και από την ακρίβεια µε την οποία θα είµαστε σε θέση να προσδιορίσουµε το βαθµό επιβάρυνσης της κατασκευής από το συγκεκριµένο γεγονός. Επιβάρυνση, η οποία εξαρτάται από το ύψος της θερµοκρασίας που αναπτύχθηκε κατά την πυρκαγιά, τη χρονική της διάρκεια, την έκταση της βλάβης, τη σηµαντικότητα του βλαµµένου στοιχείου αλλά και από τα χαρακτηριστικά του εν λόγου υλικού όπως πχ η θερµική του αντοχή, η εµφάνιση αποφλοιώσεων, η αντοχή σε ερπυσµό υψηλών θερµοκρασιών, αλλά και η σύσταση και τα χαρακτηριστικά των επιµέρους συστατικών (Τάσιος & Χατζόπουλος 27, Τάσιος 1983). Οι κατασκευές από σκυρόδεµα, σε περίπτωση πυρκαγιάς, παρουσιάζουν αρκετά πλεονεκτήµατα έναντι των άλλων κατασκευών για πολλούς λόγους. Η χαµηλή θερµική αγωγιµότητα του σκυροδέµατος, η ικανότητα ανάληψης φορτίων ακόµα και σε υψηλές θερµοκρασίες, η συνήθης πρακτική της χρήσης επιχρισµάτων επ αυτών ακόµα και η δυνατότητα παρασκευής πυράντοχων µιγµάτων, είναι µερικά από τα στοιχεία που τις τοποθετούν σε πλεονεκτική θέση έναντι των άλλων όπως πχ οι αλουµινοκατασκευές, οι ξύλινες ακόµα και οι σιδηρές (Gupta 26). Η χρήση προστατευτικών κονιαµάτων βοηθά όχι µόνο στην µη άµεση 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 2

έκθεση του φέροντα οργανισµού στην φωτιά και άρα στις υψηλές θερµοκρασίες, αλλά δρα και ως φράγµα στα εκπεµπόµενα χηµικά και αιθαλικά αέρια. Παράλληλα, µειώνει τον προκαλούµενο θερµικό αιφνιδιασµό τόσο κατά το στάδιο της ανάπτυξης της φωτιάς όσο και κατά το στάδιο της κατάσβεσης. Τα τσιµεντοκονιάµατα πλεονεκτούν έναντι των υπολοίπων στις επιτυγχανόµενες τελικές αντοχές, στο τυποποιηµένο της διαδικασίας παρασκευής τους και στον πολύ καλό έλεγχο της διαδικασίας τοποθέτησης. Ένα από τα σηµαντικότερα µειονεκτήµατα τους είναι η έλλειψη ικανοποιητικής πλαστικότητας. Μια συνήθης πρακτική αύξησης του πλάστιµου χαρακτήρα των τσιµεντοκονιαµάτων είναι η χρήση κοντών διάσπαρτων ινών εντός της µάζας του κονιάµατος. Ανάλογα µε την χρήση και τα επιδιωκόµενα χαρακτηριστικά µπορούν να προστεθούν ίνες γυαλιού, πολυπροπυλενίου, ακόµα και ίνες άνθρακα. Παράλληλα, η προσθήκη ινών πέρα από την αύξηση της πλαστιµότητας οδηγεί σε µείωση της συρρίκνωσης, σε πιο οµοιόµορφη κατανοµή των εµφανιζόµενων ρηγµατώσεων, και γενικά σε µικρότερα ανοίγµατα ρωγµών επιτρέποντας την ανάληψη εφελκυστικών φορτίων από τις παρειές της ρωγµής (1 ο Ελληνικό Συνέδριο Συνθέτων Υλικών Σκυροδέµατος 2). Από την άλλη, και η αντοχή των κονιαµάτων θα επηρεασθεί, µε ένα όµως ιδιαίτερο για κάθε περίπτωση τρόπο. Σε γενικές γραµµές η αντοχή ενός ινοπλισµένου κονιάµατος εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά των προστιθεµένων ινών, από τη σύστασή του, από τα χαρακτηριστικά της διεπιφάνειας αλλά και οπωσδήποτε από τον τρόπο παρασκευής του κονιάµατος. Σκοπός ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΟΚΙΜΙΩΝ ΚΑΙ ΕΚΘΕΣΗ ΣΕ ΥΨΗΛΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ Η µελέτη της έκθεσης τσιµεντοκονιαµάτων, ενισχυµένων µε ίνες πολυπροπυλενίου και γυαλιού, σε υψηλές θερµοκρασίες είναι το αντικείµενο της συγκεκριµένης εργασίας. Παράλληλα, ενδιαφερόµαστε και για την δυνατότητα της αξιοποίησης των παραπροϊόντων µαρµάρου που προκύπτουν από την εξορυκτική του διαδικασία. Γι αυτό το λόγο, στην παρούσα διερευνητική µελέτη χρησιµοποιήθηκαν αποκλειστικά αδρανή από µάρµαρο. Αξίζει να σηµειωθεί, ότι µέσα από σχετικές έρευνες που έχουν πραγµατοποιηθεί στα Εργαστήρια Αντοχής και οµικών Υλικών του Τµήµατος, έχουν προκύψει ήδη ξεκάθαρα θετικά αποτελέσµατα από τη χρήση του ως αδρανές σε κονιάµατα και σε εκτοξευόµενα σκυροδέµατα. Τόσο όσον αφορά τη µηχανική τους συµπεριφορά, όσο και την υδατοαπορροφητικότητα, την επίδραση της ενυδάτωσής τους στα µηχανικά τους χαρακτηριστικά, της συστολής ξήρανσης κά (Sotiropoulou & Pandermarakis 26, Σωτηροπούλου & Πανδερµαράκης 28, Σωτηροπουλου, Πανδερµαράκης, Κανελοπούλου & Σκουλικάρη 28). 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 3

Υλικά Τα κονιάµατα που εκτέθηκαν σε υψηλές θερµοκρασίες, προέκυψαν από την ανάµειξη τσιµέντου υψηλής αντοχής I52.5, αδρανών από µάρµαρο τα οποία προέρχονταν από την εξορυκτική διαδικασία µαρµάρων στα Λατοµεία ιονύσου Πεντέλης, ενώ προστέθηκαν ίνες γυαλιού και πολυπροπυλενίου δηµιουργώντας δύο βασικές σειρές δοκιµίων. Ο επιτυγχανόµενος υδατοσιµεντοσυντελεστής διατηρήθηκε στο,51, ο λόγος αδρανών προς τσιµέντο ήταν 1/3, ενώ ο µέγιστος κόκκος των αδρανών ήταν 4mm. Στην πρώτη σειρά δοκιµίων προστέθηκαν διάσπαρτες κοντές ίνες πολυπροπυλενίου σε κατ όγκο αναλογία,26 %, και στην δεύτερη σειρά ίνες γυαλιού πάντα µε την ίδια κατ όγκο αναλογία. Παρασκευή δοκιµίων Τα δοκίµια παρασκευάσθηκαν σε κατάλληλες πρότυπες µήτρες δοκιµίων κονιαµάτων 4mm x 4mm x 16mm. Για την παρασκευή τους αρχικά προηγήθηκε επαρκής ανάµειξη τσιµέντου και αδρανών. Στο ξηρό ανάµειγµα στη συνέχεια προστέθηκαν και οι ίνες. Τόσο οι ίνες πολυπροπυλενίου όσο και οι ίνες γυαλιού υποβλήθηκαν σε πλήρη διαχωρισµό. Στην συνέχεια αναµείχθηκαν µε το τσιµέντο σε κατάλληλο αναµεικτήρα χωρητικότητας 4λίτρων. Τη διάστρωση του υλικού στις µήτρες ακολούθησε συµπύκνωση µε τη βοήθεια τράπεζας δόνησης. Τα δοκίµια αφέθηκαν να σκληρυνθούν για 24 ώρες και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν εντός δεξαµενής ύδατος (ρυθµιζόµενης θερµοκρασίας 2 ο C) για την ολοκλήρωση της ωρίµανσης τους και για συνολικό διάστηµα 28 ηµερών. Μετά την παρέλευση του συγκεκριµένου χρόνου τοποθετήθηκαν σε συνθήκες περιβάλλοντος, σχετικής υγρασίας 5% και θερµοκρασίας 22 ο C για άλλες 28 ηµέρες, ώστε να ισορροπήσουν και να αποµακρυνθεί η πλεονάζουσα υγρασία. Έκθεση οκιµίων σε Υψηλές Θερµοκρασίες Τα πρισµατικά δοκίµια ινοπλισµένου κονιάµατος µετά την ολοκλήρωση της ωρίµανσής τους τοποθετήθηκαν σε φούρνο υψηλών θερµοκρασιών κατά τριάδες και θερµάνθηκαν στην επιθυµητή θερµοκρασία και για το αντίστοιχο χρονικό διάστηµα µε ρυθµούς της τάξης των 3 ο C/min έως τη θερµοκρασία των 4 ο C, πέφτοντας σταδιακά έως και τους 2 ο C/min καθώς η θερµοκρασία πλησίαζε τους 9 ο C. Στη συνέχεια αφήνονταν να αποψυχθούν οµαλά εντός του φούρνου, αποφεύγοντας οποιοδήποτε θερµικό αιφνιδιασµό ώστε να περιοριστούν τυχόν ρωγµατώσεις από απότοµες θερµοκρασιακές διαβαθµίσεις, πετυγχάνοντας µέσους ρυθµούς απόψυξης της τάξης του 2 ο C/min. Καµπτική και Θλιπτική Καταπόνηση Τα δοκίµια µετά την έκθεσή τους σε υψηλές θερµοκρασίες, παρέµεναν στο χώρο της δοκιµής για µία ηµέρα και στην συνέχεια τοποθετούνταν σε ειδική διάταξη καµπτικής καταπόνησης κονιαµάτων. Από τη θραύση του πρισµατικού δοκιµίου µέσω της κάµψης τριών σηµείων, προέκυπταν δύο αδιατάρακτα δοκίµια, τα οποία 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 4

στη συνέχεια ελέγχονταν σε θλίψη µε τη βοήθεια αντίστοιχης ειδικής διάταξης θλιπτικής καταπόνησης κονιαµάτων. Το φορτίο µετρήθηκε µε τη βοήθεια δυναµοκυψέλης, ενώ για τις παραµορφώσεις χρησιµοποιήθηκαν ηλεκτροµηκυνσιόµετρα τοποθετηµένα κατά µήκος των κάτω εφελκυόµενων ινών, στην περίπτωση της κάµψης και καθύψος των δοκιµίων στην περίπτωση της θλίψης. Για κάθε θερµοκρασία έκθεσης και χρονικό διάστηµα, ελέγχονταν 3 δοκίµια σε καµπτική φόρτιση και 6 συνολικά δοκίµια σε θλιπτική καταπόνηση, εκτός από την περίπτωση των µη-θερµικά καταπονηµένων δοκιµίων όπου ελέγχθησαν τα διπλάσια, δηλ. 6 δοκίµια σε κάµψη και 12 δοκίµια σε θλίψη (Σχ.1). ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Στα Σχήµατα 2 έως 5 παρατίθεται η µεταβολή της θλιπτικής αντοχής των ινοπλισµένων τσιµεντοκονιαµάτων για έκθεση σε θερµοκρασίες από o C έως 9 o C και για χρονικά διαστήµατα έκθεσης min, 3min, 6min και 12min.. Αντίστοιχα, στα Σχήµατα 6 έως 9 δίνονται οι σχετικές µεταβολές της καµπτικής αντοχής. Παρατηρούµε ότι το ινοπλισµένο µε ίνες γυαλιού, µη θερµικά επηρεασµένο, κονίαµα (GL) εµφανίζει θλιπτική αντοχή γύρω στα 72,9MPa (περίπου,mpa καµπτική αντοχή), την ίδια στιγµή που το ινοπλισµένο PP κονίαµα δίνει ελαφρά µικρότερες τιµές γύρω στα 67,MPa (περίπου 9,8MPa καµπτική αντοχή). Γενικότερα το ινοπλισµένο GL κονίαµα εµφανίζει συστηµατικά µεγαλύτερη αντοχή, της τάξης του % σε όλο σχεδόν το θερµοκρασιακό εύρος του ελέγχου, και µόνο στο διάστηµα µεταξύ των 3 o C και 5 o C προκύπτει µια αντιστροφή των αναπτυσσοµένων αντοχών. Η µικρότερη αντοχή του ινοπλισµένου PP κονιάµατος σε σχέση µε το ινοπλισµένο GL κονίαµα µπορεί να αποδοθεί στο γεγονός ότι οι ίνες PP είναι περισσότερο από µια τάξη µεγέθους πιο εύκαµπτες (~2,5 GPa) από τις ίνες γυαλιού (~7GPa). Για το κονίαµα PP µπορούµε να δούµε ότι η θέρµανση των δοκιµίων προκαλεί στην αρχή µια µικρή πτώση στην θλιπτική του αντοχή, η οποία πτώση, συνεχίζεται µε µικρό ρυθµό καθώς το ύψος της εκτιθέµενης θερµοκρασίας όπως και το χρονικό διάστηµα της έκθεσης αυξάνει. Όταν η θερµοκρασία φθάσει τους 4 o C, τα δοκίµια έχουν απωλέσει σχεδόν το 3% της αρχικά εµφανιζόµενης αντοχής. Στην συνέχεια όµως, σε ακόµα υψηλότερα επίπεδα έκθεσης, ο ρυθµός πτώσης της αντοχής γίνεται ακόµα εντονότερος για να φθάσει, κοντά στους 9 o C, µόλις στο % της αρχικής. Περίπου 8ΜPa θλιπτική αντοχή και κάτω από 1MPa καµπτική αντοχή για χρόνο έκθεσης min). Αντίστοιχη µεταβολή παρατηρούµε και στο ινοπλισµένο µε ίνες υάλου κονίαµα, µε µοναδική διαφορά την προσωρινή αύξηση της αντοχής των δοκιµίων καθώς προσεγγίζουµε την θερµοκρασία των 2 o C. Η ως άνω περιγραφοµένη απόκριση ισχύει και για την εκδηλούµενη καµπτική αντοχή µε µετρούµενες τιµές γύρω στο 1/7 αυτές των θλιπτικών. 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 5

16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος Ίνες: PP T= 3 o C t= min Ίνες: PP T= 5 o C t= 6min (α) (β) Ίνες: PP T= 3 o C t= 6min Ίνες: GL T= 9 o C t= 6min (γ) (δ) Σχήµα 2. οκίµια µετά από κάµψη (α), (γ), (δ) και θλίψη (β). Οι ίνες έως τους 3 για το PP και έως τους 8 για το γυαλί εµποδίζουν τη διάδοση των ρωγµατώσεων (α) και (γ). Σε υψηλότερες όµως θερµοκρασίες οι ίνες PP καίγονται, οι ίνες του γυαλιού λιώνουν ενώ και το ενυδατωµένο τσιµέντο αποσυντίθεται και ρωγµατώνεται παίρνοντας τη χαρακτηριστική εµφάνιση της εικόνας (δ) Η παρατηρούµενη µεταβολή της αντοχής των κονιαµάτων οφείλεται σε ένα συνδυασµό διεργασιών που εκδηλώνονται εντός των δοκιµίων µε την αύξηση της θερµοκρασίας έκθεσης. Μέχρι τους 5 o C προκαλείται αποµάκρυνση του φυσικά δεσµευµένου νερού. Ταυτόχρονα και µέχρι τους 2 o C ευνοείται η επιτάχυνση της ωρίµανσης του τσιµέντου κάτι που φαίνεται και από τα διαγράµµατα µε την αύξηση της θλιπτικής και της καµπτικής αντοχής των ινοπλισµένων µε ίνες γυαλιού κονιαµάτων. Γύρω στους 45-5 o C εντείνεται η αποµάκρυνση και του χηµικά δεσµευµένου νερού, που είχε προέλθει µέσα από τη διαδικασία ενυδάτωσής του ως Ca(OH) 2. Γι αυτό, και σε όλα τα διαγράµµατα διακρίνουµε µια έντονη υποβάθµιση της αντοχής των κονιαµάτων γύρω από τη συγκεκριµένη θερµοκρασία ενώ και τα εκτεθειµένα δόκιµα µεταβάλλουν το χρω- 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 6

8 7 6 PP / min GL / min σθρ,c (MPa) 5 4 3 2 2 4 6 8 Σχήµα 2. Μεταβολή της θλιπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: min) 8 7 PP / 3min GL / 3min 6 σθρ,c (MPa) 5 4 3 2 2 4 6 8 Σχήµα 3. Μεταβολή της θλιπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: 3min) 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 7

8 7 PP / 6min GL / 6min 6 σθρ,c (MPa) 5 4 3 2 2 4 6 8 Σχήµα 4. Μεταβολή της θλιπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: 6min) 8 7 PP / 12min GL / 12min 6 σθρ,c (MPa) 5 4 3 2 2 4 6 8 Σχήµα 5. Μεταβολή της θλιπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: 12min) 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 8

12 PP / min GL / min 8 σθρ,t (MPa) 6 4 2 2 4 6 8 Σχήµα 6. Μεταβολή της καµπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: min) 12 PP / 3min GL / 3min 8 σθρ,t (MPa) 6 4 2 2 4 6 8 Σχήµα 7. Μεταβολή της καµπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: 3min) 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 9

12 PP / 6min GL / 6min 8 σθρ,t (MPa) 6 4 2 2 4 6 8 Σχήµα 8. Μεταβολή της καµπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: 6min) 12 PP / 12min GL / 12min 8 σθρ,t (MPa) 6 4 2 2 4 6 8 Σχήµα 9. Μεταβολή της καµπτικής αντοχής ινοπλισµένων κονιαµάτων συναρτήσει της θερµοκρασίας έκθεσης (χρόνος έκθεσης: 12min) 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος

µατισµό τους σε γκριζοπράσινα. Τέλος, καθώς προσεγγίζουµε τους 9 o C προκαλείται χηµική διάσπαση και των αδρανών και ταυτόχρονα µια εκτεταµένη ρωγµάτωση η οποία επιδεινώνεται και από τη διαφοροποίηση των συντελεστών θερµικής διαστολής και τις πολύ υψηλές θερµοκρασίες- οδηγώντας στις πολύ µικρές αντοχές που εµφανίζονται. Τότε το χρώµα των δοκιµίων παίρνει ένα γκριζόασπρο χρώµα για µικρούς χρόνους (Σχήµα 1δ) έως ελαφρά υποκίτρινο καθώς ο χρόνος αυξάνει (Ingham 27). Παράλληλα µε αυτές τις µεταβολές και οι ενισχυτικές ίνες επηρεάζονται αισθητά. Οι ίνες πολυπροπυλενίου γύρω στους 16 ο C λιώνουν (βλέπε πχ Σίδερη, Μανίτα, Παπαγεωργίου & Χανιωτάκη 23) ενώ στη συνέχεια γύρω στους 59 o C καίγονται και πιθανόν αυτός να είναι και ο λόγος της παρατηρούµενης αντιστροφής της εκδηλούµενης αντοχής (αύξηση) σε σχέση µε το ινοπλισµένο µε ίνες γυαλιού κονίαµα από τους 3 έως 5 o C. Αντίστοιχα οι ίνες γυαλιού γύρω στους 8 o C βαθµούς µαλακώνουν δίνοντας, καθώς το µίγµα αποψύχεται, ένα πιο σταθερό υλικό µε µεγαλύτερη αντοχή από το αντίστοιχο µε PP, στο οποίο λόγω της απανθράκωσης των καµένων ινών PP θα έχει αυξηθεί το πορώδες. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Βλέπουµε λοιπόν ότι η έκθεση ινοπλισµένων τσιµεντοκονιαµάτων σε υψηλές θερµοκρασίες, αντίστοιχες αυτών µιας συνήθους πυρκαγιάς και για ικανά χρονικά διαστήµατα, οδηγεί σε µια γενικότερη υποβάθµιση των µηχανικών τους χαρακτηριστικών. Με µικρότερο ρυθµό έως τους 4 o C φθάνοντας το 3% απώλεια στην αντοχή τους και µε αισθητά µεγαλύτερο ρυθµό στην συνέχεια φθάνοντας το % της αρχικής αντοχής, στους 9 o C. Μετρήσεις του µέτρου ελαστικότητας των δοκιµίων µε τη βοήθεια strain gauges έδειξαν ότι αυτό µειώνεται δραµατικά από περίπου 32 GPa χωρίς έκθεση στο 1 GPa για έκθεση στους 9 o C για 12min τόσο για το ινοπλισµένο µε ίνες πολυπροπυλενίου κονίαµα όσο και για αυτό µε ίνες γυαλιού. Την ίδια στιγµή, έλεγχος των δοκιµίων µε υπέρηχους έδωσε ανάλογες µεταβολές όπως αυτές των αντοχών, µε τιµές από 436m/s περίπου (χωρίς έκθεση) έως 127m/s (9 o C) για κονιάµατα µε ίνες πολυπροπυλενίου και από 445m/s περίπου (χωρίς έκθεση) έως 138 m/s (9 o C για δύο ώρες) για το ινοπλισµένο µε γυαλί κονίαµα. Γενικά, η µετρούµενη θλιπτική και καµπτική αντοχή και η παρατηρούµενη δυσκαµψία µειώνονται ενώ από την άλλη, οι εκδηλούµενες παραµορφώσεις, οι µικρορωγµατώσεις, τα αναπτυσσόµενα βέλη κάµψης, η απόσβεση και γενικότερα η µη-γραµµική του απόκριση αυξάνονται, και µάλιστα µε έναν ανάλογο τρόπο. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι συγγραφείς επιθυµούν να εκφράσουν τις ευχαριστίες τους στους ρ. Αν. Κολλιό και Απ. Ρίτσο για τη δυνατότητα που τους παρείχαν να πραγµατοποιήσουν τις δοκιµές έκθεσης των δοκιµίων σε υψηλές θερµοκρασίες, στο φούρνο υψηλών θερµοκρασιών της εταιρείας δοκιµών και µελετών 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 11

Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΤΕ, όπως και τους ρ. Σ. Παπαγιαννάκη και. Πουλακίδα υπεύθυνους της εταιρείας παρασκευής δοµικών υλικών Marmolin για την διάθεση των πρώτων υλών. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Abramowicz M. & Kowalski R., The influence of short time water cooling on the mechanical properties of concrete heated up to high temperature, Journal of Civil Engineering and Managementvol, XI, No2 (25) 85-9 Gupta A.G. Fire in Buildings, Chapter 25-SES2, Indian Instituted of Technology, Kharagpur, 26 Ingham J.P., Assessment of fire-damage concrete and masonry structures: the application of petrography, in 11 th Euroseminar on Microscopy Applied to Building Materials (Porto Portugal June 5-9, 27) Sotiropoulou A.Β. & Pandermarakis Z.G., Experimental study of sprayed concrete using marble as aggregates, in 16 th European Conference of Fracture (Alexandroupoli Greece July 3-7, 26), pp 539-54 1 ο Ελληνικό Συνέδριο Συνθέτων Υλικών Σκυροδέµατος, Πρακτικά, Ξάνθη, Νοεµ. 9-, 2, σελ. 44 Σίδερης Κ.Κ, Μανίτα Π, Παπαγεωργίου Α. & Χανιωτάκης Ε., «Επίδραση των Υψηλών Θερµοκρασιών στα Μηχανικά Χαρακτηριστικά Ινοσκυροδεµάτων Υψηλής Επιτελεστικότητας», στο 14 ο Συνέδριο Σκυροδέµατος (Κως Οκτ 15-17 23), σελ. 194-26 Σωτηροπούλου Α.Β. & Πανδερµαράκης Ζ.Γ. «Μελέτη της Συστολής Ξήρανσης Εκτοξευόµενου Σκυροδέµατος Ενισχυµένου µε Ίνες Υάλου» στο 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο οµικών Υλικών & Στοιχείων (Αθήνα Μαΐου 21-23, 28), σελ. 1311-1322 Σωτηροπούλου Α.Β., Πανδερµαράκης Ζ.Γ., Κανελλοπούλου Β. & Σκουλικάρη Μ. «Η επίδραση των Ινών Υάλου και Προπυλενίου στην Αντοχή Ινοπλισµένων Κονιαµάτων µε Αδρανές Μάρµαρο» στο 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο οµικών Υλικών & Στοιχείων (Αθήνα Μαΐου 21-23, 28), σελ. 1421-14331 Τάσιος Θ.Π. «Το Οπλισµένο Σκυρόδεµα στην Πυρκαγιά» στο 6 ο Ελληνικό Συνέδριο Σκυροδέµατος (Γιάννενα Οκτ., 1983), σελ. 386-47 Τάσιος Θ.Π. & Χρονόπουλος Μ., «Πρόχειρος Οδηγός για τη Συγκέντρωση Πληροφοριών που αφορούν την Αποµείωση Φέρουσας Ικανότητας Μικρών Κτιρίων από Σκυρόδεµα ή Τοιχοποιία µετά από Πυρκαγιά», ΤΕΕ, Αύγουστος 27 16ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, 21-23// 29, Πάφος, Κύπρος 12