ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΣΤΗ ΥΤΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ

ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΈΡΕΥΝΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΣΤΗ ΥΤΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΗΜΕΡΙ ΑΣ ΚΟΖΑΝΗ, ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2006

K-CLUSTERS ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΣΤΗ ΥΤΙΚΗ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑ Νικόλαος Κούκουζας, ήµητρα Παπανικολάου Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης Ινστιτούτο Τεχνολογίας και Εφαρµογών Στερεών Καυσίµων, 4 ο χλµ. Ε.Ο. Πτολεµαΐδας Κοζάνης, Συγκρότηµα ΑΕΒΑΛ, 50200 Πτολεµαΐδα ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το "Knowledge Clusters στη υτική Μακεδονία" είναι ένα πρόγραµµα που στοχεύει στην ενίσχυση της συνεργασίας µεταξύ του Ιδιωτικού και του ηµόσιου Τοµέα, η οποία θα διαδραµατίσει σηµαντικό ρόλο στην ανάπτυξη ενός περιβάλλοντος γνώσης, µέσα από διαδικασίες διαπεριφερειακής συλλογικής µάθησης και διατοµεακών αλληλεπιδράσεων. Η συγκρότηση των Clusters - ως cluster νοείται ένα σύνολο επιχειρήσεων, που βρίσκονται σε σχετικά κοντινή γεωγραφική απόσταση, καθώς και όλων των φορέων που υποστηρίζουν τη δράση τους - θα είναι αποδοτική, ειδικά στις µικρές και οικογενειακές επιχειρήσεις της υτικής Μακεδονίας, µόνο εφόσον αυτή η δικτύωση υποστηριχτεί από µία συλλογική προσπάθεια της Περιφέρειας η οποία θα προωθεί την καινοτοµία και θα προσελκύει τη χρηµατοδότηση από τρίτους. Στα πλαίσια του παραπάνω προγράµµατος το Ινστιτούτο Τεχνολογίας & Εφαρµογών Στερεών Καυσίµων έχει αναλάβει τη διαχείριση της δράσης: "Ανάπτυξη νέων προϊόντων µε τη χρήση της τέφρας για την Περιφέρεια υτικής Μακεδονίας". Σκοπός της δράσης ήταν η προώθηση της αξιοποίησης της Ιπτάµενης Τέφρας που παράγεται από τους Ατµοηλεκτρικούς Σταθµούς (ΑΗΣ) της ηµόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισµού ( ΕΗ), από Μικροµεσαίες Επιχειρήσεις της Περιφέρειας υτικής Μακεδονίας αλλά και της ευρύτερης περιοχής για την ανάπτυξη νέων προϊόντων, βελτίωση υφιστάµενων, αλλά και εξεύρεση νέων χρήσεων του υλικού αυτού σε εµπορικές δραστηριότητες, αλλά και η δηµιουργία ενός ικτύου βασισµένου στη Γνώση (cluster) για τις παραπάνω ΜΜΕ. εδοµένου ότι η ιπτάµενη τέφρα παράγεται τοπικά σε µεγάλες ποσότητες από τους ΑΗΣ του βορείου συστήµατος (περίπου το 80% της παραγόµενης ιπτάµενης τέφρας από τη ΕΗ παράγεται στην περιοχή Πτολεµαΐδας Αµυνταίου), η εκµετάλλευσή της είναι ιδιαίτερα σηµαντική και θα συµβάλει τόσο στην τόνωση της τοπικής οικονοµίας όσο και στην περιβαλλοντική αναβάθµιση της περιοχής. Η αξιοποίησή της µπορεί να βρει εφαρµογή σε µια σειρά δραστηριοτήτων που λαµβάνουν χώρα στην Περιφέρεια, όπως είναι η κατασκευή δοµικών υλικών, η χρήση της στην οδοποιία κ.λ.π. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για την επίτευξη του στόχου που είναι η προώθηση της αξιοποίησης της Ιπτάµενης Τέφρας από τις µικροµεσαίες επιχειρήσεις της Περιφέρειας υτικής Μακεδονίας, η παρούσα δράση εστίασε κυρίως: Στην ανάλυση αγοράς και των προοπτικών ανάπτυξης της Ιπτάµενης Τέφρας στο τοµέα της εµπορικής αξιοποίησής της. Στην ανάπτυξη µηχανισµού για την ενηµέρωση των ΜΜΕ της Περιφέρειας, σχετικά µε τις δυνατότητες χρήσης αυτού του προϊόντος, αλλά και την ενηµέρωσή τους σχετικά µε την παρούσα καινοτόµο δράση. Στην ολοκλήρωση του Σχεδίου Εθνικών Προδιαγραφών για τη χρήση Ελληνικής ιπτάµενης τέφρας (υψηλής περιεκτικότητας σε ασβέστιο) στο άοπλο σκυρόδεµα και η προώθησή του για ένταξη στην Ελληνική νοµοθεσία.

Στη δηµιουργία βάσης δεδοµένων η οποία θα είναι προσπελάσιµη από το διαδίκτυο µε πληροφοριακό υλικό για την ιπτάµενη τέφρα. Στη δηµιουργία ιστοσελίδας µε την επωνυµία www.flyash.gr µε σκοπό την διάχυση της τεχνογνωσίας σχετικά µε την ιπτάµενη τέφρα και ενηµέρωση για την πορεία υλοποίησης του έργου. Στην πιλοτική ανάπτυξη κυβόλιθων µε την χρήση ιπτάµενης τέφρας Πτολεµαΐδας µε την συνεργασία της εταιρείας ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. και το εργαστήριο δοµικών υλικών του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης. ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Η τέφρα, η οποία ορίζεται ως το λεπτό διαµερισµένο υπόλοιπο προερχόµενο από την καύση κονιοποιηµένου γαιάνθρακα, διακρίνεται σε τέφρα βάσης και ιπτάµενη τέφρα. Η ιπτάµενη τέφρα δεν υπόκειται στην εφαρµογή του νοµοθετικού ορισµού του αποβλήτου, εάν ληφθούν υπόψη η περιβαλλοντική της συµπεριφορά και οι δυνατότητες χρήσης της, κυρίως στους χώρους των αποθέσεων των λιγνιτωρυχείων και στην τσιµεντοβιοµηχανία. Μπορεί να χαρακτηριστεί παραπροϊόν, δεδοµένου ότι δεν πρόκειται για υλικό το οποίο «ο κάτοχός του απορρίπτει ή προτίθεται ή υποχρεούται να απορρίψει», αλλά για υλικό που χρησιµοποιείται από τον κάτοχό του ή και από τρίτους, στους οποίους πωλείται, συµβάλλοντας µε τον τρόπο αυτό στη διατήρηση των φυσικών πόρων. Οι κύριοι παραγωγοί ιπτάµενης τέφρας είναι οι ατµοηλεκτρικοί σταθµοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιµοποιούν στερεά καύσιµα, όπως είναι ο λιγνίτης, ο γαιάνθρακας, κ.α. Στην Ελλάδα ο κύριος παραγωγός ιπτάµενης τέφρας είναι η ηµόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισµού, η οποία παράγει ετησίως περίπου 10 εκατοµµύρια τόνους. Η σύσταση των ιπτάµενων τεφρών εξαρτάται κυρίως από την αρχική σύσταση του καυσίµου και από τις συνθήκες καύσης, ενώ βάσει της χηµικής σύστασης τους χαρακτηρίζονται είτε ως πυριτικές, είτε ως ασβεστολιθικές. Οι πυριτικές τέφρες που προέρχονται κυρίως από την καύση λιθάνθρακα εµπίπτουν στον Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 450-1 και επιτρέπεται η χρήση τους στο σκυρόδεµα σύµφωνα µε το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 260-1. Σε αντίθεση µε τις πυριτικές, οι ασβεστολιθικές ιπτάµενες τέφρες δεν εµπίπτουν στο παραπάνω Ευρωπαϊκό πρότυπο και εποµένως η δυνατότητα χρησιµοποίησής τους µπορεί να διασφαλισθεί µόνο βάσει εθνικού σχετικού προτύπου που θα προσαρµόζεται / εντάσσεται στο ΕΝ 206-1. Οι ελληνικές ιπτάµενες τέφρες κατατάσσονται σε δύο βασικές κατηγορίες: Στις πλούσιες σε άσβεστο, όπως είναι οι τέφρες Πτολεµαΐδας, Καρδιάς και Αλιβερίου, που έχουν ως επί το πλείστον υδραυλικές ιδιότητες Στις πλούσιες σε αργιλοπυριτικά συστατικά που έχουν ως επί το πλείστον ποζολανικές ιδιότητες Κατά τη διάρκεια υλοποίησης του έργου έγινε βιβλιογραφική έρευνα για την χρήση της ιπτάµενης τέφρας σε διάφορες εφαρµογές σε παγκόσµιο επίπεδο. Οι κυριότερες εφαρµογές στις οποίες χρησιµοποιείται είναι: Στην παραγωγή τσιµέντου, στα τσιµεντοπροϊόντα και στο σκυρόδεµα Στην κατασκευή κεραµικών δοµικών στοιχείων Στην οδοποιία είτε ως υλικό βάσης ή υπόβασης, είτε ως πρόσθετο υλικό στον ασφαλτοτάπητα Στην µεταλλουργία για ανάκτηση µετάλλων Στην εξυγίανση βιοµηχανικών αποβλήτων

Στην αποκατάσταση εδαφών Στην παραγωγή συνθετικών ζεολίθων Η παρούσα δράση εστίασε και τελικά προχώρησε στην πιλοτική παραγωγή τσιµεντοπροϊόντων µε τη χρήση ιπτάµενης τέφρας µιας και Στην περιφέρεια της υτικής Μακεδονίας δεν υπάρχουν επιχειρήσεις παραγωγής υλικών και κατασκευής ζεολίθων Η κατασκευή δρόµου µε τη χρήση ιπτάµενης τέφρας είναι αρκετά υψηλού κοστολογίου και εκτιµήθηκε ότι δεν µπορεί να χρηµατοδοτηθεί από την παρούσα δράση Και τέλος οι υπόλοιπες χρήσεις της ιπτάµενης τέφρας στην Ελλάδα είναι ακόµη σε ερευνητικό στάδιο ΣΧΕ ΙΟ ΕΘΝΙΚΩΝ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΩΝ Όπως προαναφέρθηκε παραπάνω, οι ελληνικές ιπτάµενες τέφρες λόγω της σύστασής τους δεν είναι δυνατόν να χρησιµοποιηθούν στην παραγωγή σκυροδέµατος. Για το λόγο αυτό, συστάθηκε από το Τεχνικό Επιµελητήριο Ελλάδος /Τµήµα υτικής Μακεδονίας οµάδα εργασίας για την σύνταξη προδιαγραφών για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας υψηλή σε ασβέστιο στο άοπλο σκυρόδεµα. Η οµάδα εργασίας είχε συγκροτηθεί πριν από την υλοποίηση του παρόντος προγράµµατος και έπειτα από πολλές προσπάθειες ολοκλήρωσε το σχέδιο εθνικών προδιαγραφών χρηµατοδοτούµενη από το παρόν πρόγραµµα. Το σχέδιο εθνικών προδιαγραφών παρουσιάστηκε σε ηµερίδα που διοργανώθηκε από το ΤΕΕ/Τ Μ τον Ιανουάριο του 2005. Το σχέδιο εθνικών προδιαγραφών προβλέπει τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας υψηλή σε ασβέστιο στο σκυρόδεµα, ενώ οι σηµαντικότερες εφαρµογές στις οποίες θα εύρισκαν άµεση εφαρµογή οι Ελληνικές τέφρες εφόσον καλύπτονται από το παρόν σχέδιο εθνικών προδιαγραφών είναι οι εξής: Σκυροδέµατα µαζικών κατασκευών π.χ. φράγµατα, µπλόκια, τοίχοι βαρύτητας Σκυροδέµατα οδοστρωµάτων ή δαπέδων Στοιχεία σκυροδέµατος όπως New Jersey, τριγωνικές τάφροι ή άλλα σχετικά στοιχεία που απαιτούνται στην οδοποιία Προκατασκευασµένα προϊόντα σκυροδέµατος όπως κυβόλιθοι. Πλάκες διάστρωσης, τσιµεντόλιθοι, άοπλοι σωλήνες, στύλοι περίφραξης, γλάστρες καθώς και άλλα παρεµφερή προϊόντα Εκτοξευόµενα σκυροδέµατα για την στήριξη πρανών. Στηρίξεις αναχωµάτων µε διάφορες τεχνικές ιαφραγµατικοί τύποι ή κατασκευές πασάλων µε χρήση ενεµάτων για βελτίωση ιδιοτήτων εδάφους. Οι ελληνικές ιπτάµενες τέφρες σύµφωνα µε το Σχέδιο Εθνικών Προδιαγραφών και ανάλογα µε την επεξεργασία που έχουν υποστεί πριν διατεθούν στην αγορά διακρίνονται σε δύο κατηγορίες. Στην κατηγορία ΕΙΤ1, ακατέργαστες τέφρες και στην κατηγορία ΕΙΤ2, κατεργασµένες ιπτάµενες τέφρες. Τα όρια για την συγκέντρωση των θειικών και του ελεύθερου οξειδίου για τις δύο κατηγορίες φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 1: Κατηγορίες Ελληνικών Ιπταµένων τεφρών R45 SO 3 CaO f

ΕΙΤ1 45% 7% ---- ΕΙΤ2 30% 5% 3% Η κατηγορία ΕΙΤ1 περιλαµβάνει τις ιπτάµενες τέφρες που διατίθενται στην αγορά όπως ακριβώς συλλέγονται ή µε στοιχειώδη οµογενοποίηση επιλεκτικά συλλεγόµενου υλικού. Η κατηγορία ΕΙΤ2 περιλαµβάνει επεξεργασµένες ιπτάµενες τέφρες, οι οποίες µπορούν να αντικαταστήσουν ποσότητα τσιµέντου στην παραγωγή σκυροδέµατος. Για την επεξεργασία των ιπτάµενων τεφρών είναι απαραίτητη η οµογενοποίηση, η άλεση και η υδρόλυση των τεφρών και ο ποιοτικός έλεγχος αυτών έτσι ώστε να προκύψει υλικό που να εµπίπτει στις διατάξεις του κανονισµού. Η έγκριση και η εφαρµογή του σχεδίου εθνικών προδιαγραφών θα ανοίξει το δρόµο για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας στην παραγωγή σκυροδέµατος και εποµένως µεγάλες ποσότητες ιπτάµενων τεφρών θα απορροφηθούν στην παραγωγή σκυροδέµατος αντί να εναποτεθούν στο περιβάλλον. ΠΙΛΟΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ Κατά την διάρκεια υλοποίησης του έργου, πραγµατοποιήθηκε πιλοτική παραγωγή κυβόλιθων µε τη χρήση ιπτάµενης τέφρας από τον ΑΗΣ Πτολεµαΐδας. Μια σηµαντική παράµετρος και συγχρόνως δυσκολία του συγκεκριµένου εγχειρήµατος ήταν η επιλογή της κατάλληλης τέφρας για την παραγωγή των πιλοτικών προϊόντων. Σύµφωνα µε το σχέδιο προδιαγραφών, η επιλογή ιπτάµενης τέφρας για την παραγωγή των κυβόλιθων θα έπρεπε να γίνει µεταξύ των δύο κατηγοριών, ακατέργαστη και κατεργασµένη ιπτάµενη τέφρα. Στο πίνακα 1 διακρίνονται τα κριτήρια που θα πρέπει να πληρούν οι ιπτάµενες τέφρες έτσι ώστε να χρησιµοποιηθούν για την παραγωγή σκυροδέµατος Μελετώντας την µέχρι τώρα χρήση της ελληνικής ιπτάµενης τέφρας, µε το πιο σηµαντικό έργο να αποτελεί το φράγµα της Πλατανόβρυσης, η τέφρα του ΑΗΣ Πτολεµαΐδας συνήθως και όχι των άλλων σταθµών εµπίπτει στα παραπάνω χαρακτηριστικά. Για τον παραπάνω λόγο και σε συνεργασία µε τον Τοµέα Χηµικής Τεχνολογίας και Περιβάλλοντος Πτολεµαΐδας, συγκεντρώθηκαν οι µηνιαίες αναλύσεις των ιπτάµενων τεφρών για το διάστηµα Ιανουαρίου Σεπτεµβρίου 2005. Όπως διαπιστώνεται και από το παρακάτω διάγραµµα, η σύσταση των ιπτάµενων τεφρών ως προς την περιεκτικότητα των θειικών υπερβαίνει το όριο που ορίζει το Σχέδιο Εθνικών Προδιαγραφών. Συνεπώς θα έπρεπε εκ νέου να διερευνηθεί η σύσταση των τεφρών ανά µονάδα του ΑΗΣ Πτολεµαΐδας και να εξετασθεί ποια από τις µονάδες ευθύνεται για την υψηλή περιεκτικότητα των θειικών.

% 50 40 30 20 Χηµική Σύσταση Ιπτάµενης Τέφρας ΑΗΣ Πτολεµαΐδας Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέµβριος 10 0 SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 CaO MgO SO3 P2O5 Na2O K2O Για τον παραπάνω λόγο, συλλέχθηκαν µηνιαία δείγµατα ανά µονάδα του σταθµού και έγινε προσδιορισµός της συγκέντρωσης των θειικών και του ελεύθερου οξειδίου του ασβεστίου. Τα αποτελέσµατα των αναλύσεων για τις τέσσερις µονάδες του σταθµού φαίνονται στους επόµενους πίνακες. Πίνακας 2: Περιεκτικότητα (% w/w) θειικών και ελεύθερου οξειδίου του ασβεστίου Μηνιαία είγµατα Μαρτίου Μονάδα I Μονάδα II Μονάδα III Μονάδα IV SO 3 CaO SO 3 CaO SO 3 CaO SO 3 CaO 7,19 7,42 7,41 7,74 7,33 7,68 6,17 6,58 Μηνιαία είγµατα Απριλίου Μονάδα I Μονάδα II Μονάδα III Μονάδα IV SO 3 CaO SO 3 CaO SO 3 CaO SO 3 CaO 8,14 9,44 7,78 10,17 8,43 11,02 6,34 8,25 Από τις παραπάνω αναλύσεις είναι φανερό ότι η µονάδα IV είναι εκείνη που δίνει ιπτάµενη τέφρα µε την µικρότερη περιεκτικότητα όσον αφορά τα θειικά. Η βέλτιστη βέβαια περίπτωση θα ήταν η επεξεργασία της ιπτάµενης τέφρας πριν χρησιµοποιηθεί για την αντικατάσταση τσιµέντου στην παραγωγή κυβόλιθων, αλλά σε αυτή την περίπτωση θα έπρεπε η περιεκτικότητα των θειικών να είναι µικρότερη από 5,5%. Εξαιτίας όµως των συνθηκών και της πίεσης του χρόνου αποφασίσθηκε τελικά η χρήση ακατέργαστης ιπτάµενης τέφρας και επιλέχθηκε τέφρα από την µονάδα IV του ΑΗΣ Πτολεµαΐδας. Εκτός από τις χηµικές αναλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν, η ιπτάµενη τέφρα εξετάστηκε και ως προς την ορυκτολογική της σύσταση. Η ορυκτολογική σύσταση των δειγµάτων προσδιορίστηκε µε την βοήθεια της περιθλασιοµετρίας ακτίνων X (XRD) και µε ηλεκτρονικό σαρωτικό µικροσκόπιο (SEM). Χρησιµοποιήθηκε περιθλασίµετρο τύπου Siemens D-500 µε

λυχνία χαλκού, ενώ το ηλεκτρονικό µικροσκόπιο ήταν τύπου JEOL JSM-6300. Οι βασικές ορυκτές φάσεις που αναγνωρίστηκαν στην ιπτάµενη τέφρα είναι χαλαζίας, γκελενίτης, ανυδρίτης και ασβεστίτης. Η φωτογραφία 1 δείχνει µια απεικόνιση επιλεγµένης περιοχής από το δείγµα της ιπτάµενης τέφρας, χρωµατίζοντας κάθε φορά την περιοχή µε το επιλεγµένο στοιχείο (Na, Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti και Fe). Εικόνα 1: Απεικόνιση επιλεγµένων στοιχείων στην ιπτάµενη τέφρα Επίσης, κάποιες από τις δοµές που αναγνωρίστηκαν από την περιθλασιοµετρία ακτίνων X επιβεβαιώθηκαν και από την εξέταση της τέφρας στο ηλεκτρονικό σαρωτικό µικροσκόπιο. Στην φωτογραφία 2a διακρίνεται χαλαζίας, ενώ στην φωτογραφία 2b απεικονίζεται µια άµορφη δοµή αργιλοπυριτικής σύστασης εµπλουτισµένη µε ασβέστιο. a b Εικόνα 2: a) Χαλαζίας, b) οµή αργιλοπυριτικής σύστασης πλούσια σε ασβέστιο

Κατά την διάρκεια υλοποίησης του προγράµµατος πραγµατοποιήθηκε πιλοτική παραγωγή κυβόλιθων σε δύο φάσεις µε διαφορετικά ποσοστά ιπτάµενης τέφρας. Κατά τη διάρκεια της πρώτης παραγωγής παράχθηκαν κυβόλιθοι διπλής στρώσης, ενώ τα ποσοστά ιπτάµενης τέφρας που προστέθηκαν ήταν από 0 έως και 25% κ.β. Κατά τη δεύτερη παραγωγή η διαφοροποίηση ως προς το τελικό προϊόν ήταν ότι ο κυβόλιθος ήταν µονής στρώσης και έγινε προσπάθεια ώστε να προστεθεί η ελάχιστη ποσότητα νερού στο µίγµα. Στις φωτογραφίες 4 και 5 διακρίνονται κυβόλιθοι διπλής στρώσης. Η οπτική παρατήρηση των δύο κυβόλιθων αποδεικνύει ότι η προσθήκη ιπτάµενης τέφρας στο υλικό δεν επέφερε αλλαγές στην εξωτερική εικόνα του υλικού. Εικόνα 3: Κοινός κυβόλιθος διπλής στρώσης Εικόνα 4: Κυβόλιθος διπλής στρώσης µε 25% ιπτάµενη τέφρα Εκτός από την οπτική παρατήρηση των παραγόµενων κυβόλιθων, αλλά και την εξέτασή τους ως προς τις µηχανικές ιδιότητες οι οποίες θα παρουσιαστούν στις επόµενες σελίδες, εξετάστηκε η δοµή τους µε τη βοήθεια του ηλεκτρονικού µικροσκοπίου σάρωσης (SEM). Η εξέταση στο ηλεκτρονικό µικροσκόπιο έδειξε παρόµοιες δοµές για τους κυβόλιθους που παράχθηκαν µε διαφορετικά ποσοστά ιπταµένης τέφρας, ενώ στους κυβόλιθους που παράχθηκαν µε 5% και 10% προσθήκη ιπτάµενης τέφρας εµφανίζονται βελονοειδείς κρυστάλλους. Οι βελονοειδείς σχηµατισµοί µπορούν να συσχετισθούν και µε τις µικρότερες τιµές αντοχής που έχουν αναπτύξει οι συγκεκριµένοι κυβόλιθοι σε σχέση µε τους άλλους. Εικόνα 5: Κυβόλιθος µε 5% ιπτάµενη τέφρα

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εικόνα 6: Κυβόλιθος µε 10% ιπτάµενη τέφρα Κατά τη διάρκεια της δράσης έγινε προσπάθεια για την προώθηση της χρήσης της ιπτάµενης τέφρας από τις µικροµεσαίες επιχειρήσεις της υτικής Μακεδονίας και επιτεύχθηκαν σηµαντικά βήµατα. Πρωταρχικό ρόλο για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας σε διάφορες εφαρµογές διαδραµατίζει η απόκτηση τεχνογνωσίας, αλλά και η διάχυση αυτής, κάτι το οποίο επιτεύχθηκε σε µεγάλο βαθµό κατά τη διάρκεια της υλοποίησης του έργου µε την συλλογή βιβλιογραφικού υλικού, την δηµιουργία της βάσης δεδοµένων και της ιστοσελίδας, αλλά και µε τις ενηµερωτικές συναντήσεις µε τους αρµόδιους φορείς. Επιπλέον το πλέον σηµαντικό βήµα που σηµειώθηκε στα πλαίσια της παρούσας δράσης ήταν η ολοκλήρωση του σχεδίου εθνικών προδιαγραφών για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας υψηλή σε ασβέστιο στο σκυρόδεµα. Η προώθηση και εφαρµογή του παραπάνω σχεδίου θα ανοίξει το δρόµο για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας και την απορρόφηση µεγάλων ποσοτήτων τέφρας, η οποία τώρα εναποτίθεται στο περιβάλλον. Τέλος, η πιλοτική παραγωγή τσιµεντοπροϊόντων µε ιπτάµενη τέφρα απέδειξε ότι η χρήση της ιπτάµενης τέφρας δεν δηµιουργεί προβλήµατα στην παραγωγική διαδικασία, ενώ από τις αναλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν και από την εταιρεία, αλλά και από το εργαστήριο οµικών Υλικών προκύπτουν αποτελέσµατα για τις αντοχές των υλικών ικανοποιητικά και ενθαρρυντικά για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας στους κυβόλιθους. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Το Ινστιτούτου Τεχνολογίας & Εφαρµογών Στερεών Καυσίµων θα ήθελε να ευχαριστήσει το Ευρωπαϊκό Ταµείο Περιφερειακής Ανάπτυξης για την χρηµατοδότηση της δράσης. Επίσης θα ήθελε να ευχαριστήσει όλους εκείνους που συνεισφέρανε για την επιτυχή υλοποίηση του προγράµµατος, και κυρίως την κα. Ελένη Τσικαρδάνη, που υλοποίησε ένα µεγάλο µέρος του παρόντος έργου.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΥΒΟΛΙΘΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ Γκίνου Μηνάς, Μηχανολόγος Μηχανικός Τ.Ε., Υπεύθυνος Παραγωγής ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. στα πλαίσια του προγράµµατος k-clusters Ανάπτυξη νέων προϊόντων µε την χρήση ιπτάµενης τέφρας, προχώρησε στην πιλοτική παραγωγή κυβόλιθων µε χρήση ιπτάµενης τέφρας. Οι κυβόλιθοι τύπου παραλληλόγραµµο παρήχθησαν στην µονάδα παραγωγής τσιµεντοπροϊόντων της εταιρείας, µε αλλαγές ως προς τη βασική σύσταση του κοινού κυβόλιθου και την προσθήκη ιπτάµενης τέφρας. Για την µελέτη και τον τρόπο επίδρασης της ιπτάµενης τέφρας στα παραγόµενα προϊόντα διαφοροποιήθηκε η προστιθέµενη ποσότητα του τσιµέντου, της ιπτάµενης τέφρας και του νερού. Οι παραγόµενοι κυβόλιθοι συντηρήθηκαν σε ειδικό θάλαµο συντήρησης για 28 ηµέρες, και κατόπιν υποβλήθηκαν σε έλεγχο θραύσης, σύµφωνα µε τα πρότυπα τα οποία ακολουθεί η εταιρεία κατά την παραγωγική της διαδικασία. Τα αποτελέσµατα ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικά και ενθαρρυντικά, γεγονός που επιτρέπουν την περαιτέρω έρευνα για τη χρήση της ιπτάµενης τέφρας στους κυβόλιθους και την σταδιακή ένταξή της στην παραγωγική διαδικασία της εταιρείας. ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ Η παραγωγική διαδικασία ξεκινάει µε την παραλαβή και εκφόρτωση των αδρανών υλικών. Το ιδιόκτητο λατοµείο της ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε προµηθεύει σε καθηµερινή βάση την µονάδα παραγωγής τσιµεντοπροϊόντων µε αδρανή υλικά, τα οποία και εκφορτώνονται στη χοάνη προφόρτωσης (Φωτογραφία 1) στον περίβολο της εταιρείας και στην συνέχεια µε ταινιόδροµους οδηγούνται στα σιλό αποθήκευσης (Φωτογραφία 2). Εικόνα 1: Χοάνη Προφόρτωσης Εικόνα 2: ιαµερίσµατα αποθήκευσης αδρανών Τα αδρανή υλικά κατόπιν ζυγίσεως οδηγούνται µε ταινιόδροµους στον κάδο µεταφοράς αδρανών υλικών και εκφορτώνονται στο πρώτο από τα δυο µίξερ όπου και γίνεται η προσθήκη νερού, τσιµέντου, και προσθέτου ανάλογα µε την µελέτη σύνθεσης. Στο δεύτερο µίξερ, στο οποίο ετοιµάζεται συνήθως το δεύτερο µίγµα για την επιφανειακή επίστρωση των προϊόντων προστίθεται και το χρώµα για τον χρωµατισµό της επιφάνειας των προϊόντων. Τα χρώµατα που συνήθως χρησιµοποιούνται για τα προϊόντα που διατίθενται στην αγορά είναι µαύρο, κόκκινο και κίτρινο.

Μετά την ανάµιξη των πρώτων υλών, το µίγµα οδηγείται µέσω των ταινιόδροµων στην δονητική πρέσα για την εισαγωγή του µίγµατος σε καλούπια και την παραγωγή των τσιµεντοπροϊόντων. Ανάλογα µε το σχήµα του τελικού προϊόντος, χρησιµοποιείται και το αντίστοιχο καλούπι (ορθογώνιο παραλληλόγραµµο, βεντάλια, ρόµβος). Εικόνα 3: Ταινιόδροµοι Εικόνα 4: ονητική Πρέσα Η διαδικασία µεταφοράς του έτοιµου προϊόντος από την δονητική πρέσα στο χώρο ωρίµανσης είναι αυτοµατοποιηµένη. Το παραγόµενο προϊόν τοποθετείται αυτόµατα στο ασανσέρ 12 θέσεων από όπου παραλαµβάνεται από το τρόλεϊ µεταφοράς και αποθηκεύεται στον σκεπαστό χώρο ωρίµανσης όπου και παραµένει για όσο χρόνο απαιτείται σύµφωνα µε τις προδιαγραφές η ωρίµανση του προϊόντος. Για εξοικονόµηση χρόνου κατά την παραγωγική διαδικασία, το τρόλεϊ µεταφοράς στη δεύτερη διαδροµή του οδηγεί το ώριµο πλέον προϊόν στο δεύτερο ασανσέρ 12 θέσεων από όπου θα οδηγηθεί στην αρπάγη και θα τοποθετηθεί σε ξύλινα µπαλέτα. Το τελικό προϊόν οδηγείται για οριζόντια και κατακόρυφη δέση και έτοιµο πλέον για διάθεση στην αγορά αποθηκεύεται στον υπαίθριο αποθηκευτικό χώρο. Εικόνα 5: Θάλαµοι Ωριµάνσεως Εικόνα 6: Αρπάγη Εικόνα 7: Υπαίθριος Αποθηκευτικός Χώρος Έτοιµων Προϊόντων ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΥΒΟΛΙΘΩΝ ΜΕ ΙΠΤΑΜΕΝΗ ΤΕΦΡΑ ΠΤΟΛΕΜΑΪ ΑΣ Για την πιλοτική παραγωγή των κυβόλιθων µε τη χρήση ιπτάµενης τέφρας, η εταιρεία, µετά από τις απαραίτητες αναλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν και σε συνεργασία µε το Ινστιτούτο Τεχνολογίας και Εφαρµογών Στερεών Καυσίµων, αλλά και µε την πολύτιµη αρωγή της κας.

Παπαγιάννη, προµηθεύτηκε ιπτάµενη τέφρα από τον Ατµοηλεκτρικό Σταθµό Πτολεµαΐδας. Συγκεκριµένα, η µονάδα IV του ΑΗΣ Πτολεµαΐδας θεωρήθηκε ότι παράγει ιπτάµενη τέφρα µε τα κατάλληλα χαρακτηριστικά για την προσθήκη στην παραγωγή κυβόλιθων. Η εταιρεία προχώρησε στην παραγωγή κοινού κυβόλιθου διπλής στρώσης διαστάσεων 100 Χ 200 Χ 60 µε αντικατάσταση τσιµέντου από ιπτάµενη τέφρα στις 13 Ιουνίου 2006. Η παραγωγή των κυβόλιθων µε την χρήση ιπτάµενης τέφρας έγινε µε τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως παράγονται και οι υπόλοιποι κυβόλιθοι της εταιρείας, γεγονός που προσδίδει ένα ακόµη πλεονέκτηµα στην παραγωγή κυβόλιθων µε ιπτάµενη τέφρα. Οι κυβόλιθοι των παραπάνω συνθέσεων συντηρήθηκαν στον εργαστηριακό θάλαµο συντήρησης δοκιµίων µε βρεγµένες λινάτσες για διάστηµα 28 ηµερών. Εικόνα 8: Θάλαµοι συντήρησης δοκιµίων Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται οι συνθέσεις που δηµιουργήθηκαν για κυβόλιθο τύπου παραλληλόγραµµο διπλής στρώσεως. Πίνακας 3: Σύνθεση κυβόλιθων διπλής στρώσης µε ιπτάµενη τέφρα Αδρανές Αδρανές Τσιµέντο Αδρανές Τσιµέντο Ποσοστό 0-1,5 1,5-2,5 42,5Ν Ι.Τ. 0-4 42,5Ν Ι.Τ. Ι.Τ. (%) ΟΚΙΜΙΟ 1 200 160 50 0 1440 144 0 0 ΟΚΙΜΙΟ 2 200 160 47 3 1440 137 7 5 ΟΚΙΜΙΟ 3 200 160 45 5 1440 130 14 10 ΟΚΙΜΙΟ 4 200 160 42 8 1440 122 22 15 ΟΚΙΜΙΟ 5 200 160 40 10 1440 115 29 20 ΟΚΙΜΙΟ 6 200 160 37 13 1440 108 36 25 Με την πάροδο των 28 ηµερών, ακολούθησε ο έλεγχος θραύσεως στο εργαστήριο της ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. σύµφωνα µε τα πρότυπα που ακολουθεί η εταιρεία και για τα προϊόντα που διαθέτει στην αγορά.

Εικόνα 9: οκιµές Αντοχής σε Θραύση Πίνακας 4: Αντοχή σε θραύση των παραγόµενων κυβόλιθων διπλής στρώσης Ποσοστό Ι.Τ. [%] M.O. Αντοχής σε Θραύση [MPa] ΟΚΙΜΙΟ 1 0 17.99 ΟΚΙΜΙΟ 2 5 15.41 ΟΚΙΜΙΟ 3 10 19.31 ΟΚΙΜΙΟ 4 15 22.11 ΟΚΙΜΙΟ 5 20 19.13 ΟΚΙΜΙΟ 6 25 15.06 Η σύνθεση 1 είναι η κλασική σύνθεση της εταιρείας και από την αντοχή σε θραύση έδωσε αποτέλεσµα 17,99 MPa. Εκτός από την σύνθεση 1 και οι υπόλοιπες συνθέσεις έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Η σύνθεση 4 µε προσθήκη 15 % ιπτάµενης τέφρας έδωσε τα καλύτερα αποτελέσµατα (22,11 MPa), αλλά ιδιαίτερα ικανοποιητικά θεωρούνται και τα αποτελέσµατα από τις συνθέσεις 3 και 5 µε προσθήκη τέφρας σε ποσοστό 10% και 20% αντίστοιχα. Στο παρακάτω διάγραµµα, παρουσιάζονται οι µέσοι όροι των τιµών αντοχής σε θραύση για όλα τα δείγµατα. 25 Μ.Ο. Αντοχής σε Θραύση (MPa) 20 15 10 5 0 0 5 10 15 Ποσοστό Ιπτάµενης Τέφρας (%) 20 25

Η δεύτερη πιλοτική παραγωγή κυβόλιθων µε τη χρήση ιπτάµενης τέφρας έγινε στις 27/07/2006 µετά από την µελέτη των αποτελεσµάτων των προηγούµενων συνθέσεων και µε την πολύτιµη τεχνική υποστήριξη της κας. Παπαγιάννης και σε συνεργασία µε το Ινστιτούτο Τεχνολογίας και Εφαρµογών Στερεών Καυσίµων. Χρησιµοποιήθηκε η ίδια ποιότητα τέφρας όπως και στην προηγούµενη παραγωγή και ακολουθήθηκε ακριβώς η ίδια διαδικασία παραγωγής. Η µόνη διαφορά της συγκεκριµένης παραγωγής ήταν ότι οι κυβόλιθοι που παρήχθησαν ήταν µονής στρώσεως (δεν χρησιµοποιήθηκε ο µεγάλος αναµικτήρας) ενώ έγινε προσπάθεια να χρησιµοποιηθεί η ελάχιστη ποσότητα νερού για το µίγµα. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται οι συνθέσεις της δεύτερης παραγωγής: Πίνακας 5: Σύνθεση κυβόλιθων µονής στρώσης µε ιπτάµενη τέφρα 0-1,5 1,5-2,5 Τσιµέντο 42,5Ν Ιπτάµενη Τέφρα Νερό [kg] [kg] [kg] [kg] [lt] ΣΥΝΘΕΣΗ 1 200 160 40 15 16 ΣΥΝΘΕΣΗ 2 200 160 40 20 17 ΣΥΝΘΕΣΗ 3 200 160 35 15 16 ΣΥΝΘΕΣΗ 4 200 160 35 20 17 ΣΥΝΘΕΣΗ 5 200 160 50 0 20 Τα δοκίµια οδηγήθηκαν και πάλι στο θάλαµο ωρίµανσης και µε την πάροδο των 28 ηµερών έγινε δοκιµή θραύσεως. Τα αποτελέσµατα αντοχής σε θραύση παρουσιάζονται στον επόµενο πίνακα παρακάτω: Πίνακας 6: Αντοχή σε θραύση κυβόλιθων µονής στρώσης µε ιπτάµενη τέφρα Ποσότητα Τέφρας [kg] Νερό [lt] M.O. Αντοχής σε Θραύση [MPa] ΣΥΝΘΕΣΗ 1 15 16 18,32 ΣΥΝΘΕΣΗ 2 20 17 24.04 ΣΥΝΘΕΣΗ 3 15 16 19.65 ΣΥΝΘΕΣΗ 4 20 17 17.12 ΣΥΝΘΕΣΗ 5 0 20 22.13 Από τα αποτελέσµατα είναι φανερό ότι η σύνθεση 2 µε προσθήκη 20 kg τέφρας και µε 17 lt νερό έδωσε τις υψηλότερες τιµές αντοχής σε θραύση (24,04 MPa), ενώ ιδιαίτερα ικανοποιητικά θεωρούνται και τα αποτελέσµατα της σύνθεσης 5 (22,13 MPa). Τέλος οι τιµές των αντοχών σε θραύση των υπόλοιπων συνθέσεων είναι χαµηλότερες, αλλά πολύ κοντά στις άλλες τιµές. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από την πιλοτική παραγωγική κυβόλιθων µε τη χρήση ιπτάµενης τέφρας και σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα των παραπάνω συνθέσεων προκύπτει το συµπέρασµα ότι η προσθήκη

ιπτάµενης τέφρας στην παραγωγή κυβόλιθων υπήρξε ιδιαίτερα επιτυχής. Αποδείχτηκε ότι µε την προσθήκη ιπτάµενης τέφρας και την ταυτόχρονη µείωση τσιµέντου παράχθηκαν κυβόλιθοι υψηλών αντοχών, συνεπώς προϊόντα που µπορούν να διατεθούν στην αγορά και να εµπίπτουν στις προδιαγραφές της εταιρείας. Επιπλέον το γεγονός ότι οι κυβόλιθοι παράχθηκαν στην γραµµή παραγωγής της εταιρείας χωρίς να υπάρξει καµιά αλλαγή προσδίδει ένα σηµαντικό πλεονέκτηµα για την ένταξη της ιπτάµενης τέφρας στην παραγωγική διαδικασία χωρίς λειτουργικά κόστη. Τέλος εξαιτίας της µείωσης στις ποσότητες τσιµέντου συνεπάγεται εκτός των περιβαλλοντικών ωφελειών, µείωση του κόστους παραγωγής, η οποία µείωση µπορεί να φτάσει και στον καταναλωτή. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η εταιρεία ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. θα ήθελε να ευχαριστήσει το Ευρωπαϊκό Ταµείο Περιφερειακής Ανάπτυξης για την χρηµατοδότηση του πιλοτικού προγράµµατος. Επίσης θα ήθελε να ευχαριστήσει την κα. Παπαγιάννη και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας και Εφαρµογών Στερεών Καυσίµων για την υποστήριξη σε θέµατα τεχνογνωσίας.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΥΒΟΛΙΘΩΝ ΠΕΖΟ ΡΟΜΗΣΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΠΤΟΛΕΜΑΪ ΑΣ Ιωάννα Παπαγιάννη, Εργαστήριο οµικών Υλικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός του παρόντος έργου ήταν η διερεύνηση της δυνατότητας παραγωγής κυβόλιθων µε τη χρήση Ιπτάµενης Τέφρας. Ειδικότερα, διερευνήθηκε η δυνατότητα παραγωγής κυβόλιθων σύµφωνα µε το κοινοτικό πρότυπο ΕΝ 1338 2003 και η παραγωγή κυβόλιθων πεζοδρόµησης που κυκλοφορούν στην Ελληνική Αγορά για εγχώρια κατανάλωση Tα αντικείµενα του έργου ήταν: Επιλογή ιπτάµενης τέφρας / Καθορισµός κριτηρίων Σχεδιασµός σκυροδέµατος κυβόλιθων / Καθορισµός ποσοστού προσθήκης ΙΤ / οκιµαστικά αναµίγµατα Πιλοτική παραγωγή κυβόλιθων µε Ιπτάµενη Τέφρα σε συνεργασία µε τη Βιοµηχανία ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ A.E. που αποτελεί το κυρίως αντικείµενο (βάσει υπάρχουσας εµπειρίας) του έργου Έλεγχος ιδιοτήτων κυβόλιθων Όσον αφορά το υλικό επιλέχθηκε να χρησιµοποιηθεί η Ιπτάµενη Τέφρα όπως προδιαγράφεται στο Ελληνικό Σχέδιο Προδιαγραφής Σχετικά µε το σχεδιασµό αναµιγµάτων σκυροδέµατος για κυβόλιθους έγιναν δοκιµαστικές συνθέσεις στο Εργαστήριο οµικών Υλικών µε τη χρήση κατεργασµένης ιπτάµενης τέφρας κατηγορίας ΕΙΤ2 (βάσει υπάρχουσας εµπειρίας) και παραγωγή περιορισµένου αριθµού κυβόλιθων από την ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. οι οποίοι στην συνέχεια ελέγχθηκαν στο Εργαστήριο οµικών Υλικών. ΚΥΒΟΛΙΘΟΙ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΑΠΕ ΩΝ Οι κυβόλιθοι είναι βιοµηχανικά προϊόντα προκατασκευασµένου άοπλου σκυροδέµατος, διαφόρων διαστάσεων και ειδικής µορφολογίας, που χρησιµοποιούνται για το στρώσιµο πεζοδροµίων, πλατειών, ανοιχτών χώρων, όπου υπάρχει κίνηση ελαφρών οχηµάτων ή αργή κίνηση οχηµάτων για στάθµευση, parking ή άλλων υπαίθριων χώρων. Οι κυβόλιθοι υψηλών απαιτήσεων χρησιµοποιούνται επίσης και για οδοστρωσία χώρων όπου υπάρχει κυκλοφορία οχηµάτων ή δύσκολων τµηµάτων δρόµων. Τα πλεονεκτήµατα που παρουσιάζουν έναντι άλλων εναλλακτικών τρόπων διαµόρφωσης δαπέδων είναι: Χαµηλό κόστος εν σχέση µε λίθινα στοιχεία ή λίθινες πλάκες και ικανοποιητική αισθητική εµφάνιση Ευκολία στη διάστρωση (σύνδεση µε τσιµεντοκονία ή µε αµµώδες εδαφικό υλικό) Εύκολη και µικρού κόστους συντήρηση (αντικατάσταση φθαρµένων χωρίς να διακόπτεται η λειτουργία του χώρου)

Μεγάλη προσαρµογή στις ανωµαλίες εδαφικού υποβάθρου. Η διάστρωση παρακολουθεί το ανάγλυφο χωρίς να ρηγµατώνεται. εν ευνοείται η συγκέντρωση νερού. Το νερό διηθείται µέσω του πλέγµατος των αρµών. Άνεση στη βάδιση. Μη ολισθηρή επιφάνεια Ικανοποιητική αντοχή στις συνθήκες εξωτερικού χώρου. ΕΠΙΛΟΓΗ ΙΠΤΑΜΕΝΗΣ ΤΕΦΡΑΣ ΠΤΟΛΕΜΑΪ ΑΣ Μακρόχρονη εµπειρία έχει αποδείξει ότι η τέφρα αυτή µε το υψηλό ποσοστό ασβεστίου αντιδρά ως ασθενές τσιµέντο (σκληρύνεται παρουσία νερού και αναπτύσσει αντοχή). Όµως παρουσιάζει δυσκολίες στην πρακτική εφαρµογή της στο σκυρόδεµα και στα προϊόντα σκυροδέµατος κυρίως λόγω της ανοµοιογένειας της σύστασης του υλικού όπου οι διακυµάνσεις στην ελεύθερη άσβεστο και στα θειικά είναι δυνατόν να προκαλέσουν πρόβληµα στο σκυρόδεµα µακροπρόθεσµα. Το θέµα αυτό έχει λυθεί µε τη σύσταση προδιαγραφών δηλαδή µε τον καθορισµό ορίων µέσα στα οποία πρέπει να εµπίπτουν η σύσταση και τα άλλα χαρακτηριστικά της ιπτάµενης τέφρας, έτσι ώστε να είναι αποδεκτή για τη χρήση σε σκυρόδεµα και προϊόντα τους. Για τη σύνταξη των προδιαγραφών έχει πρωτοστατήσει το ΤΕΕ- Μ, µε τη στήριξη του Περιφερειακού Προγράµµατος Καινοτόµων ράσεων K-Cluster στη. Μακεδονία (2000-2006). Σύµφωνα µε το σχέδιο προδιαγράφονται δύο κατηγορίες ΙΤ, η ακατέργαστη ΕΙΤ1 και η κατεργασµένη ΕΙΤ2. Για τη διερεύνηση του θέµατος της χρήσης της ΙΤ Πτολεµαΐδας για την παραγωγή κυβόλιθων, χρησιµοποιήθηκαν και οι δύο τύποι ΙΤ. Ο τύπος ΕΙΤ2 που θεωρείται η κατάλληλη τέφρα αλλά και ο τύπος ΕΙΤ1 λόγω έλλειψης κατεργασµένης τέφρας ΕΙΤ2. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΈΡΕΥΝΑ Στο Εργαστήριο οµικών Υλικών έγιναν σειρές δοκιµαστικών αναµιγµάτων, αλλά και ένας µικρός όγκος κυβόλιθων µε τέφρα ΕΙΤ2 (περίπου 50 κυβόλιθοι) παράχθηκαν στην ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. τα οποία και συντηρήθηκαν για διάστηµα 10 ηµερών, καλυµµένα µε νάιλον φύλλα. Οι έλεγχοι που πραγµατοποιήθηκαν στους κυβόλιθους και τα αποτελέσµατα είναι: Οπτική παρατήρηση Όλα τα τεµάχια της κασέτας παραγωγής δεν έχουν τον αυτό βαθµό συµπίεσης (απαιτείται καλύτερη ρύθµιση) Η άνω επιφάνεια σε ορισµένους κυβόλιθους είχε µικρορηγµατώσεις / πιθανόν λόγω ανεπαρκούς συντήρησης Μέτρηση βάρους µονάδας όγκου Η πυκνότητα µονάδας όγκου µπορεί να υπολογισθεί εάν διαιρεθεί το βάρος του ξηρού κυβόλιθου δια των τριών διαστάσεων και κυµαίνεται από 2,59-2,67 Αντοχή σε θλίψη Ο µέσος όρος αντοχής σε θλίψη 10 τεµαχίων είναι 32,5 MPa Αντοχή σε εφελκυσµό από διάρρηξη Ο µέσος όρος αντοχής σε εφελκυσµό από διάρηξη 10 τεµαχίων είναι 2,95 ΜΡα Αντοχή σε κάµψη Ο µέσος όρος αντοχής σε κάµψη 10 τεµαχίων είναι 4,2 ΜΡα

Εκτίµηση υναµικού Μέτρου Ελαστικότητας µε σονόµετρο Ο µέσος όρος όλων των δοκιµίων που θραύστηκαν είναι 26.3 GPa οκιµή Ψύξης-Απόψυξης Μετά από 28 κύκλους η απώλεια µάζας ήταν 2,5kg/m 2 Υδατοαπορροφητικότητα 4,5% κ.β Έλεγχος σε απότριψη 3,8 mm βάθος χάραξης ΠΙΛΟΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΥΒΟΛΙΘΩΝ ΜΕ ΑΚΑΤΕΡΓΑΣΤΗ ΤΕΦΡΑ Λόγω της µη δυνατότητας παραγωγής κατεργασµένης τέφρας από τη ΕΗ που διαθέτει τον µύλο άλεσης στην Πτολεµαΐδα, (για τη λειτουργία του µύλου και την παραγωγή κατεργασµένης τέφρας έγιναν διαβήµατα και προσωπικές επαφές µε τη ιεύθυνση Ορυχείων ΕΗ στην αρµοδιότητα της οποίας υπάγεται ο µύλος αλλά δεν κατέστη δυνατή η λειτουργία του ούτε για µικρό χρονικό διάστηµα) έγινε προσπάθεια από το ΕΚΕΤΑ/ΙΤΕΣΚ, τη βιοµηχανία ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. και την επιστηµονικώς υπεύθυνη του έργου, συλλογής υλικού από τις µονάδες ατµοηλεκτρικών σταθµών και στη συνέχεια άλεση της τέφρας σε ιδιωτικές µονάδες που διαθέτουν συστήµατα άλεσης. Επιδιώχθηκε η συλλογή υλικού µε θειικά γύρω στο 5%. Εν τούτοις στο διάστηµα διεξαγωγής του έργου η παρακολούθηση των αναλύσεων µηνιαίων δειγµάτων (βλ. Πίνακα 2, k-clusters Ανάπτυξη Νέων Προϊόντων µε τη Χρήση Ιπτάµενης Τέφρας Στη υτική Μακεδονία) η τέφρα που παράγονταν από όλες τις µονάδες ΑΗΣ ήταν υψηλής περιεκτικότητας σε θειικά (SO 3 ). Επειδή ο χρόνος προγραµµατισµού του έργου έληγε και δε θα ήταν δυνατή η παραγωγή κυβόλιθων αποφασίστηκε να προχωρήσει η πιλοτική παραγωγή µε ακατέργαστη (µη αλεσµένη) τέφρα από τη µονάδα ΑΗΣ ΙV. Αυτό οδήγησε στην απόφαση µείωσης του ποσοστού αντικατάστασης του τσιµέντου από τέφρα λόγω της µειωµένης δραστικότητας της ακατέργαστης ιπτάµενης τέφρας έναντι της κατεργασµένης, Προέκυψαν επίσης θέµατα σχετικά µε το ρόλο των αυξηµένων θειικών όσον αφορά στη σταθερότητα όγκου και ανθεκτικότητα των κυβόλιθων τα οποία έπρεπε να διερευνηθούν κατά τον έλεγχο των κυβόλιθων. Για να µπορέσει να χρησιµοποιηθεί άµεσα η τέφρα στην παραγωγή επιλέχτηκε να γίνει αντικατάσταση µόνο µέρους του τσιµέντου της βασικής σύνθεσης που ήδη χρησιµοποιείται για την παραγωγή κυβόλιθων ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. Κοζάνης. Όλες οι άλλες αναλογίες υλικών κρατήθηκαν σταθερές εκτός από την ποσότητα του τσιµέντου και του νερού που διαφοροποιούνταν ώστε το ανάµιγµα να φθάνει στο απαιτούµενο εργάσιµο για τη µορφοποίηση στη γραµµή παραγωγής. Έγιναν δοκιµαστικές συνθέσεις στο Εργαστήριο της ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ στις οποίες η τέφρα αντικατέστησε 0%, 5%, 10%, 15%, 20% και 25% του τσιµέντου. Τα καλύτερα αποτελέσµατα έδωσαν οι συνθέσεις µε ποσοστό αντικατάστασης του τσιµέντου 10-15 20% µε αντοχή 28 ηµερών της τάξης 19-20 ΜΡα ενώ η αντοχή του προς σύγκριση σκυροδέµατος µε καθαρό τσιµέντο ήταν 17 ΜΡα. Μετά τα ενθαρρυντικά αυτά αποτελέσµατα ξεκίνησε η παραγωγή κυβόλιθων µε 4 συνθέσεις στις οποίες το τσιµέντο αντικαταστάθηκε από την ακατέργαστη τέφρα σε ποσοστό 20% και 30%. Τα δεδοµένα των συνθέσεων αυτών φαίνονται στον Πίνακα 5 (Παραγωγή Κυβόλιθων µε τη Χρήση Ιπτάµενης Τέφρας, Γκίνου Μηνάς) Επειδή όπως αναµένεται υπάρχει µια καθυστέρηση στην ανάπτυξη των πρώιµων αντοχών όταν η τέφρα αντικαθιστά µέρος του τσιµέντου επιλέχθηκε να γίνει έλεγχος των κυβόλιθων που είναι προκατασκευασµένα προϊόντα σκυροδέµατος σε µεγαλύτερη ηλικία τουλάχιστον 3 µηνών. Οι κυβόλιθοι διατηρήθηκαν επί 28 ηµέρες σε υγρό περιβάλλον µε κάλυψη µε υγρές λινάτσες και φύλλα νάιλον και στη συνέχεια σε ανοικτό χώρο.

Κωδ. Σύνθεσης Πίνακας 1: Αντοχή σε θλίψη κυβόλιθων µε ακατέργαστη ιπτάµενη τέφρα 28 ηµ. Αντοχή [ΜΡα] Μ.Ο. 6 κυβόλιθοι Ποσοστό αντοχής % ως προς το ανάµιγµα µε σκέτο τσιµέντο 4 µηνών αντοχή [ΜPa] M.O. 6 κυβόλιθοι Ποσοστό αντοχής % ως προς το ανάµιγµα µε τσιµέντο ΣΥΝΘΕΣΗ 1 18.0 83 20 80,0 ΣΥΝΘΕΣΗ 2 24.0 103 25,1 99,25 ΣΥΝΘΕΣΗ 3 19.5 89 20,9 82,6 ΣΥΝΘΕΣΗ 4 17.0 77,5 21,3 84,2 ΣΥΝΘΕΣΗ 5 22.0-25,3 - ΈΛΕΓΧΟΙ ΚΥΒΟΛΙΘΩΝ Οι κυβόλιθοι µεταφέρθηκαν από τη βιοµηχανία ΤΕΧΝΟΜΠΕΤΟΝ Α.Ε. στο Εργαστήριο οµικών Υλικών Α.Π.Θ. όπου έγιναν οι παρακάτω έλεγχοι σε ηλικία 4 περίπου µηνών. Έλεγχος αντοχής σε θλίψη Έλεγχος αντοχής σε κάµψη Έλεγχος αντοχής σε διάρρηξη Προσδιορισµός δυναµικού µέτρου ελαστικότητας Προσδιορισµός πυκνότητας µονάδας όγκου Μέτρηση υδατοαπορροφητικότητας Τα αποτελέσµατα των µετρήσεων φαίνονται στους παρακάτω πίνακες: Πίνακας 2: Αντοχή κυβόλιθων σε εφελκυσµό από κάµψη και σε διάρρηξη (EN 1338) Κωδικός Σύνθεσης Αντοχή σε κάµψη * [MPa] Αντοχή σε διάρρηξη * [ΜPa] ΣΥΝΘΕΣΗ1 2,6 1,0 ΣΥΝΘΕΣΗ 2 3,4 1,3 ΣΥΝΘΕΣΗ 3 2,8 1,3 ΣΥΝΘΕΣΗ 4 3,2 1,1 ΣΥΝΘΕΣΗ 5 3,3 1,3 * Μ.Ο. τιµών θραύσης 10 τεµαχίων Πίνακας 3. Εκτίµηση υναµικού Μέτρου Ελαστικότητας βάσει σονοµέτρησης (ΑSTM C805) Κωδικός Σύνθεσης Ταχύτητα (U) * [m/sec] Πυκνότητα µάζας* [t/m 3 ] MO τιµών εκτίµησης ύν. Μέτρου Ελαστικότητας Ed [Gpa] ΣΥΝΘΕΣΗ1 3,10 2,185 20,67 ΣΥΝΘΕΣΗ 2 3,24 2,137 22,09 ΣΥΝΘΕΣΗ 3 3,13 2,104 20,30

ΣΥΝΘΕΣΗ 4 3,15 2,010 20,47 ΣΥΝΘΕΣΗ 5 3,41 2,179 24,95 *Μ.Ο. τιµών σε 20 κυβόλιθους Πίνακας 4. Yδατοαπορροφητικότητα κυβόλιθων (EN 1338) και µέτρηση ph σε ηλικία 4 µηνών Κωδικός Σύνθεσης Μ.Ο. τιµών µέτρησης 3 κυβόλιθων ΣΥΝΘΕΣΗ 1 7,72 9,26 ΣΥΝΘΕΣΗ 2 7,30 11,10 ΣΥΝΘΕΣΗ 3 7,23 8,89 ΣΥΝΘΕΣΗ 4 9,18 10,65 ΣΥΝΘΕΣΗ 5 7,55 11,34 CEMii 42,5 -- 12,61 pη ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΜΙΚΡΟ ΟΜΗΣ ΚΥΒΟΛΙΘΩΝ Επειδή η ακατέργαστη τέφρα που χρησιµοποιήθηκε της µονάδας ΑΗΣ ΙV ήταν πλούσια σε θειικά (SO 3 ~ 7%) και περιείχε ελεύθερο CaO (~ 6,5%) διερευνήθηκε η µικροδοµή των κυβολίθων για τυχόν προβλήµατα σταθερότητας όγκου. Καταρχήν θραύσµατα από κυβόλιθους κάθε σύνθεσης που υποβλήθηκαν σε κύκλους ύγρανσης ξήρανσης ελέγχθηκαν µε στερεοσκοπική παρατήρηση (Μεγέθυνση Χ25 ή Χ32). Στις εικόνες που παρατίθενται είναι φανερό ότι δεν υπάρχουν κρύσταλλοι θειικών αλάτων αναπτυγµένοι στους πόρους της µικροδοµής σε καµία σύνθεση. Ενώ διακρίνονται κενοί πόροι διαφόρων µεγεθών δεν υπάρχει παρουσία αλάτων. οµή κυβόλιθου σύνθεσης 1 (Χ25) οµή κυβόλιθου σύνθεσης 2 (Χ32)