Συγκριτική µελέτη τσιµέντων ΙΙ42.5Ν και ΙΙ Β - Μ /42.5Ν

Συγκριτική µελέτη τσιµέντων ΙΙ42.5Ν και ΙΙ Β - Μ /42.5Ν Κ. Κ. Σίδερης Επικ. Καθηγητής, ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Εργαστήριο οµικών Υλικών. Θ. Φιλίππου & Ι. Μαρίνος ΧΜ, ΑΓΕΤ Ηρακλής Κ. Παύλου & Α. Φραντζέσκου ιπλ. Πολιτικοί Μηχανικοί ΠΘ, Μ.Sc. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην παρούσα εργασία γίνεται συγκριτική µελέτη των ιδιοτήτων των τσιµέντων Ι42.5 και ΙΙ42.5. Οι ιδιότητες που εξετάζονται πειραµατικά είναι οι ακόλουθες: εξέλιξη της θλιπτικής αντοχής δοκιµίων τσιµεντοκονιάµατος και σκυροδέµατος, αντοχή διάρρηξης δοκιµίων σκυροδέµατος, ανθεκτικότητα έναντι θειικών διαλυµάτων νατρίου και µαγνησίου, ανθεκτικότητα έναντι της διάβρωσης του σιδηρού οπλισµού λόγω χλωριόντων και λόγω ενανθράκωσης, µέτρηση περιεκτικότητας χλωριόντων δοκιµίων σκυροδέµατος. Από τα διαθέσιµα αποτελέσµατα µέχρι την ηλικία των 12 µηνών, φαίνεται ότι τo τσιµέντο II42.5 είναι ανθεκτικότερο από αυτό του τύπου Ι42.5. Όσον αφορά την εξέλιξη της θλιπτικής αντοχής το τσιµέντο ΙΙ42.5 φαίνεται να αναπτύσσει από πολύ νωρίς υψηλότερες αντοχές από το καθαρό πόρτλαντ τύπου Ι42.5. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ανακάλυψη του τσιµέντου πόρτλαντ στα τέλη του 19 ου αιώνα υπήρξε αναµφισβήτητα µία ιστορική στιγµή για ολόκληρη την ανθρωπότητα. Η χρήση του καινούριου τότε υλικού διαδόθηκε µε πολύ µεγάλη ταχύτητα, µε αποτέλεσµα το σκυρόδεµα να αποτελεί σήµερα το πλέον διαδεδοµένο δοµικό υλικό. Οι λόγοι που οδήγησαν σε αυτή την εξέλιξη έχουν να κάνουν µε την ευκολία παρασκευής του υλικού στο έργο, µε το σχετικά χαµηλό κόστος και την ταχύτητα προόδου των εργασιών αλλά κυρίως µε την υψηλή αντοχή που αναπτύσσει το σκυρόδεµα και τις επακόλουθες δυνατότητες που δηµιούργησε στον κατασκευαστικό τοµέα. Επίσης, για µεγάλο χρονικό διάστηµα επικρατούσε η λανθασµένη αντίληψη ότι «το µπετό είναι αθάνατο». Το καθαρό τσιµέντο πόρτλαντ τύπου Ι σύµφωνα µε τους ελληνικούς κανονισµούς- ήταν εκείνο που χρησιµοποιείτο συχνότερα για πολλές δεκαετίες. Το διεθνές επιστηµονικό ενδιαφέρον είχε από πολύ νωρίς στραφεί στη χρήση ποζολανικών προσµείκτων µε σκοπό την παρασκευή ποζολανικών τσιµέντων, δηλαδή τσιµέντων που προήρχοντο από συνάλεση κλίνκερ, γύψου και ποζολάνης, φυσικής ή τεχνητής. Η παρασκευή των ποζολανικών τσιµέντων άρχισε δειλά-δειλά από τη δεκαετία του 1950, χρειάστηκε όµως να µεσολαβήσει η διεθνής οικονοµική κρίση των αρχών της δεκαετίας του 1970 για να προωθηθεί και εµπορικά αυτός ο τύπος του τσιµέντου. Παράλληλα την ίδια εποχή άρχισαν να εµφανίζονται τα πρώτα αποτελέσµατα καταστροφής των έργων από οπλισµένο σκυρόδεµα και τα ποζολανικά τσιµέντα θεωρήθηκε ότι µπορούν να επιµηκύνουν σηµαντικά τον ωφέλιµο χρόνο ζωής των κατασκευών σε πολλές περιπτώσεις. 1

Ο Ελληνικός Κανονισµός Τσιµέντων προδιαγράφει πέντε τύπους τσιµέντων ανάλογα µε την χηµική και ορυκτολογική τους σύσταση, όπως φαίνεται στον πίνακα 1. Τα πλέον διαδεδοµένα είναι τα τσιµέντα Ι42.5 και ΙΙ32.5, γνωστά και ως τσιµέντα «υψηλής αντοχής» και «κοινό» αντίστοιχα. Παρά τα γνωστά πλεονεκτήµατα των ποζολανικών τσιµέντων, η προτίµηση του αγοραστικού κοινού ήταν προσανατολισµένη στο πρώτο, κυρίως λόγω των χαµηλότερων αρχικών αντοχών που αναπτύσσει το δεύτερο. Ανταποκρινόµενη στους προβληµατισµούς αυτούς η ελληνική τσιµεντοβιοµηχανία κυκλοφόρησε τα τελευταία χρόνια ένα νέο τύπο τσιµέντου, το ΙΙ42.5. Πίνακας 1. Τύποι τσιµέντων σύµφωνα µε τον Νέο Πρότυπο ΕΝ197-1 Τύπος τσιµέντου CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V Περιγραφή Τσιµέντο Πόρτλαντ (κλίνκερ + γύψος) Σύνθετα τσιµέντα Πόρτλαντ Σκωριοτσιµέντα Ποζολανικά τσιµέντα Σύνθετα τσιµέντα Στην παρούσα εργασία γίνεται µία συστηµατική εργαστηριακή συγκριτική µελέτη των δύο τσιµέντων Ι42.5Ν και ΙΙ Β / Μ 42.5Ν. 2 ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΜΕΙΓΜΑΤΩΝ Η χηµική σύσταση των τσιµέντων που χρησιµοποιήθηκαν παρουσιάζεται στον πίνακα 2. Τα µείγµατα που παρασκευάστηκαν ήταν κονιάµατα και σκυροδέµατα. Πίνακας 2. Χηµική σύσταση τσιµέντων Ένωση Ι42.5Ν ΙΙ Β-Μ/42.5Ν SiO 2 19.64 25.3 Al 2 O 3 4.62 5.95 Fe 2 O 3 3.27 4.44 CaO 63.59 55.7 MgO 1.91 2.98 SO 3 3.03 3.00 K 2 O 0.62 0.57 Na 2 O 0.38 0.30 Λεπτότητα (cm 2 /g) 3519 4150 2

2.1 Παρασκευή κονιαµάτων Η παρασκευή, συµπύκνωση και συντήρηση των δοκιµίων έγινε σύµφωνα µε τον Ελληνικό Κανονισµό Τσιµέντων (Π 240/80). Χρησιµοποιήθηκε πρότυπη άµµος (DIN/EN 196) ενώ ο λόγος νερού/τσιµέντο ήταν 0.45 και 0.50, ανάλογα µε το είδος του δοκιµίου. Η µέτρηση της θλιπτικής αντοχής έγινε σε πρισµατικά δοκίµια (4x4x16 cm) που παρασκευάστηκαν µε λόγο Ν/Τ=0.50. 2.2 Παρασκευή σκυροδεµάτων Με κάθε τσιµέντο παρασκευάστηκαν δύο διαφορετικά µείγµατα σκυροδεµάτων, «συνήθους» και «υψηλής» αντοχής. Τα αδρανή που χρησιµοποιήθηκαν και στις δύο περιπτώσεις ήταν πυριτικά. Στην περίπτωση των σκυροδεµάτων «συνήθους» αντοχής η κοκκοµετρική καµπύλη των αδρανών ανήκε στην υποζώνη του Κ.Τ.Σ. 97 µε µέγιστο κόκκο 32 mm, ενώ στην περίπτωση των σκυροδεµάτων «υψηλής» αντοχής ο µέγιστος κόκκος των αδρανών που χρησιµοποιήθηκαν ήταν 8 mm. Η ανάµειξη έγινε σε µεικτήρα βιαίας αναµείξεως και παρασκευάστηκαν δοκίµια κυβικά για τον προσδιορισµό της θλιπτικής αντοχής και κυλινδρικά (15x30 cm) για τον προσδιορισµό της αντοχής διαρρήξεως και του µέτρου ελαστικότητας. Οι επιµέρους αναλογίες των µειγµάτων παρουσιάζονται στον πίνακα 3. Πίνακας 3. Αναλογίες µείξεως παρασκευασθέντων σκυροδεµάτων Μείγµατα µε τσιµέντο Ι42.5Ν Μείγµατα µε τσιµέντο ΙΙ42.5Ν NSC HSC NSC HSC Τσιµέντο (Kg/m 3 ) 350 375 350 375 Silica Fume (Kg/m 3 ) - 50-50 Κ. Τέφρα Πτολεµ. (Kg/m 3 ) - 75-75 Αδρανή (Kg/m 3 ) 1900 1790 1900 1790 Λόγος Ν / Τ 0.65 0.30 0.65 0.30 Υπερρευστοποιητής (lt/m 3 ) - 5-5 Κάθιση (cm) 25 26 26 27 3 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1 Θλιπτική Αντοχή Η θλιπτική αντοχή των τσιµέντων προσδιορίστηκε σε κανονικά δοκίµια τσιµεντοκονιάµατος στις ηλικίες των 2, 7, 14, 21, 28, 63 και 98 ηµερών. Τα αποτελέσµατα των µετρήσεων παρουσιάζονται στον Πίνακα 4. 3

Πίνακας 4. Θλιπτική αντοχή δοκιµίων τσιµεντοκονιαµάτων (MPa) Ηλικία (ηµέρες) Τύπος 2 7 14 21 28 63 98 Ι42.5Ν 30.78 44.90 52.91 53.63 54.10 56.13 60.10 ΙΙ42.5Ν 29.36 41.66 50.83 -- 54.96 62.87 -- Η θλιπτική αντοχή των παρασκευασθέντων σκυροδεµάτων προσδιορίστηκε στις ηλικίες 7, 14, 28 και 60 ηµερών. Η θλιπτική αντοχή κάθε ηλικίας προσδιορίστηκε ως ο µέσος όρος της αντοχής 3 κυβικών δοκιµίων ακµής 15 cm (για τα σκυροδέµατα «κανονικής» αντοχής) και 10 cm (για τα σκυροδέµατα «υψηλής» αντοχής). Οι αντοχές αυτές παρουσιάζονται στον πίνακα 5. Πίνακας 5. Θλιπτική αντοχή παρασκευασθέντων σκυροδεµάτων (MPa) Ηλικία Μείγµατα µε τσιµέντο Ι42.5Ν Μείγµατα µε τσιµέντο ΙΙ42.5Ν (ηµέρες) NSC HSC NSC HSC 3 14.55 41.10 10.64 35.86 7 16.80 46.80 13.42 53.03 14 19.40 57.06 18.53 62.60 28 22.89 60.25 26.06 68.03 60 26.95 62.90 27.93 68.50 3.2 Αντοχή διαρρήξεως Η αντοχή διαρρήξεως µετρήθηκε κατά ASTM C496 σε κυλινδρικά δοκίµια σκυροδέµατος στην ηλικία των 28 ηµερών. Τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στον πίνακα 6. Πίνακας 6: Αντοχή διαρρήξεως κυλινδρικών δοκιµίων σκυροδέµατος Μείγµα Αντοχή διαρρήξεως (MPa) Ι42.5Ν 2.06 II42.5Ν 1.74 I42.5 Υ.Α. 4.81 ΙΙ42.5 Υ.Α. 5.16 4

3.3 Βάθος ενανθράκωσης Το βάθος ενανθράκωσης προσδιορίστηκε στην ηλικία των 6 και 12 µηνών σε κυλινδρικά δοκίµια (15x30 cm) σκυροδέµατος. Τα δοκίµια, αφού παρέµειναν για 28 ηµέρες στο θάλαµο συντήρησης, τοποθετήθηκαν στο περιβάλλον του εργαστηρίου (20 C και 50-65% περιεκτικότητα σε CO 2 ) όπου και παρέµειναν µέχρι την ηµεροµηνία της µέτρησης. Το βάθος ενανθράκωσης παρουσιάζεται στον πίνακα 7. Πίνακας 7. Βάθος ενανθράκωσης (mm) παρασκευασθέντων µειγµάτων Βάθος επανθράκωσης(mm) 6 Μήνες 1 Έτος Μείγµα ph<9 ph<11 ph<9 ph<11 Ι42.5Ν 3 5 9 11 ΙΙ42.5Ν 3 4 9 11 Ι42.5 Υ.Α. 2 3 5 7 ΙΙ42.5 Υ.Α. 2 3 3 5 4 ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΕΝΑΝΤΙ ΘΕΙΪΚΩΝ ΙΑΛΥΜΑΤΩΝ Η ανθεκτικότητα των τσιµέντων έναντι θειϊκών διαλυµάτων εξετάσθηκε µε την εφαρµογή του κανονισµού ASTM C1012. Παρασκευάσθηκαν δοκίµια τσιµεντοκονιάµατος 1:3:0.5 ως ανωτέρω και αφού τοποθετήθηκαν για 24 ώρες σε θάλαµο µε σχετική υγρασία >95% και θερµοκρασία 38 C εµβαπτύσθηκαν σε διαλύµατα θειϊκών αλάτων. Χρησιµοποιήθηκαν διαλύµατα Na 2 SO 4 περιεκτικότητας 5% και Na 2 SO 4 +MgSO 4 περιεκτικότητας 5% (2.5%+2.5%). H διαστολή των δοκιµίων µετρήθηκε µέχρι τους 12 µήνες, ενώ µετά από κάθε µέτρηση γινόταν αλλαγή των διαλυµάτων. Τα αποτελέσµατα αυτά παρουσιάζονται στα Σχήµατα 1 και 2. ιάλυµ α Na 2 SO 4 l (%) 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 0 1 4 28 56 84 1 20 1 80 240 330 Ι 42.5N ΙΙ42.5N Η λικία ε µ βάπτυνσης στο διάλυµ α (η µ έρες) Σχήµα 1. ιαστολή δοκιµίων τσιµεντοκονιάµατος στο διάλυµα Na 2 SO 4 5

ιάλυµ α Na 2 SO 4 + M gso 4 l (%) 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 I42.5N II42.5N 0 0 1 4 28 56 84 1 20 1 80 240 330 Η λικ ία ε µ βάπτυνσης σ το δ ιάλυµ α (η µ έρες) Σχήµα 2: ιαστολή δοκιµίων τσιµεντοκονιάµατος στο διάλυµα Na 2 SO 4 + MgSO 4 5 ΙΑΒΡΩΣΗ ΣΙ ΗΡΟΥ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΛΟΓΩ ΙΕΙΣ ΥΣΗΣ ΧΛΩΡΙΟΝΤΩΝ Η µελέτη της αντίστασης στη διάβρωση του σιδηρού οπλισµού λόγω διείσδυσης χλωριόντων έγινε µε την µέτρηση του δυναµικού διάβρωσης, σύµφωνα µε τον κανονισµό ASTM C876. Παρασκευάστηκαν κυλινδρικά δοκίµια τσιµεντοκονιάµατος (4x10 cm) µε αναλογίες 1:3:0.45. Στο κέντρο των δοκιµίων τοποθετήθηκε χαλύβδινη ράβδος S220 διαµέτρου 10mm. Τα δοκίµια παρέµειναν για 28 ηµέρες στο θάλαµο υγρασίας και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε διάλυµα περιεκτικότητας 5% σε NaCl. Το δυναµικό διάβρωσης µετρήθηκε σε διάφορες ηλικίες µέχρι τους 6 µήνες µε χρήση ηλεκτροδίου καλοµέλανα. Τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στο σχήµα 3. υναµ ικ ό διάβρωσης -0.4-0.3 5-0.3 Ecor (Volts) -0.2 5-0.2-0.1 5-0.1-0.0 5 I42.5N II42.5N 0 0 4 5 6 7 9 1 0 11 12 1 3 1 4 1 5 1 6 2 0 2 6 3 4 4 2 5 2 Η λ ικ ία (εβδοµ άδες) Σχήµα 3: Μεταβολή δυναµικού διάβρωσης δοκιµίων Παράλληλα έγιναν µετρήσεις της περιεκτικότητας των χλωριόντων σε δοκίµια σκυροδέµατος. Τα δοκίµια αυτά ήταν κύλινδροι 15x30 cm οι οποίοι, αφού παρέµειναν για 28 ηµέρες στο θάλαµο συντηρήσεως, εµβαπτίσθηκαν µέχρι το ήµισυ του ύψους τους στο ίδιο διάλυµα. Στην ηλικία των 6 µηνών έγιναν µετρήσεις της περιεκτικότητας των χλωριόντων σε διαφορετικά βάθη των δοκιµίων προκειµένου να βρεθεί η σε βάθος κατανοµή (profile) των χλωριόντων. Τα αποτελέσµατα αυτά παρουσιάζονται κατωτέρω στο σχήµα 4: 6

Περιεκτικότητα Cl (% κ.β τσιµ) 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 1 cm 3 cm 5 cm Βάθος (σε cm ) I42.5 HSC II42.5 HSC I42.5 NSC II42.5 NSC Σχήµα 4. Προφίλ χλωριόντων 6 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Υ ΑΤΟΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Οι µετρήσεις της υδατοαπορροφητικότητας πραγµατοποιήθηκαν στην ηλικία των 28 ηµερών σε δοκίµια τσιµεντοπολτού µε λόγο νερού τσιµέντου 0.45. Τα δοκίµια παρέµειναν στο θάλαµο συντηρήσεως του εργαστηρίου µέχρι την ηµεροµηνία της µέτρησης. Πριν τη µέτρηση τα δοκίµια τοποθετήθηκαν σε ισοπροπυλική αλκοόλη για 24 ώρες. Στη συνέχεια ξηράνθηκαν στους 65 C για 24 ώρες και αφού ζυγίστηκαν, εµβαπτύσθηκαν σε καθαρό νερό. Εκεί παρέµειναν για τουλάχιστον 2 µέρες και µέχρι σταθεροποιήσεως του βάρους τους. Τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται κατωτέρω στον πίνακα 8. Πίνακας 8: Μετρήσεις υδατοαπορροφητικότητας τσιµέντων. Μείγµα Υδατοαπορροφητικότητα (%) Ι42.5Ν 17.07 ΙΙ42.5Ν 16.77 7 ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 7.1 Εξέλιξη θλιπτικής αντοχής Στα παρασκευασθέντα µείγµατα εφαρµόστηκε η εξίσωση ενυδατώσεως. Με βάση τις τιµές του Πίνακα 4 προσδιορίστηκε µε γραµµική παλινδρόµηση ο συντελεστής ενυδατώσεως p και καταστρώθηκαν οι εξισώσεις θλιπτικής αντοχής των δύο τσιµεντοκονιαµάτων. Ο συντελεστής αυτός βρέθηκε ίσος µε 0.43 για το τσιµέντο Ι45 και 0.087 για το τσιµέντο ΙΙ42.5. Στη συνέχεια έγινε γραµµική παλινδρόµηση µεταξύ των µετρηθεισών τιµών των αντοχών και των αντίστοιχων ηλικιών t -p προκειµένου να καταστρωθούν οι εξισώσεις της θλιπτικής αντοχής των παρασκευασθέντων σκυροδεµάτων. Η εξέλιξη της θλιπτικής αντοχής παρουσιάζεται µέχρι την ηλικία των 15 ετών στα σχήµατα 5, 6 και 7 για τα τσιµεντοκονιάµατα, τα σκυροδέµατα κανονικής αντοχής και τα σκυροδέµατα υψηλής αντοχής αντίστοιχα. 7

100 28 days 80 D (MPa) 60 40 42.5 N II 42.5 N 20 0 20 40 60 t 80 Σχήµα 5: Εξέλιξη θλιπτικής αντοχής τσιµεντοκονιαµάτων 50 40 28 days f c (MPa) 30 20 I 42.5N NSC II 42.5N NSC 10 0 20 40 60 t 80 Σχήµα 6: Εξέλιξη θλιπτικής αντοχής σκυροδεµάτων 8

100 28 days 80 f c (MPa) 60 40 I 42.5N HSC II 42.5N HSC 20 0 20 40 60 t 80 Σχήµα 7: Εξέλιξη θλιπτικής αντοχής σκυροδεµάτων υψηλής αντοχής Από τα σχήµατα αυτά φαίνεται ότι τα µείγµατα που παρασκευάστηκαν αναπτύσσουν µε παρόµοιο ρυθµό τις αντοχές τους κατά τις πρώιµες ηλικίες. Τα σκυροδέµατα µε ΙΙ42.5 παρουσιάζουν ελάχιστα µικρότερες αντοχές µέχρι τις 14 ηµέρες, όµως η διαφορά, συγκρινόµενη µε τις αντίστοιχες αντοχές των µειγµάτων µε Ι42.5 είναι πάρα πολύ µικρή: Η διαφορά της θλιπτικής αντοχής των τσιµεντοκονιαµάτων συγκρινόµενη µε αυτήν του µείγµατος µε Ι42.5 είναι 4,56%, 7,3% και 3,93% στις 2, 7 και 14 ηµέρες αντίστοιχα. Μετά την ηλικία αυτή τα µείγµατα στην παρασκευή των οποίων χρησιµοποιήθηκε τσιµέντο ΙΙ42.5 αρχίζουν να αναπτύσσουν θλιπτικές αντοχές µε ταχύτερους ρυθµούς, µε αποτέλεσµα να ξεπερνούν τις αντίστοιχες των µειγµάτων µε Ι42.5. Η αύξηση της αντοχής, η οποία γίνεται ορατή ήδη από την ηλικία των 14 ηµερών στην περίπτωση των σκυροδεµάτων, είναι στην ηλικία των 28 ηµερών ίση µε 1,58%, 13,84% και 12,91% επί της αντοχής των µειγµάτων µε Ι42.5 για τα τσιµεντοκονιάµατα, τα σκυροδέµατα κανονικής αντοχής και τα σκυροδέµατα υψηλής αντοχής αντίστοιχα. Σε µεγαλύτερες ηλικίες η διαφορά της αντοχής συνεχώς αυξάνει υπέρ των µειγµάτων µε τσιµέντο ΙΙ42.5. Τελικά, στην ηλικία των 15 ετών, τα µείγµατα αυτά έχουν µεγαλύτερη αντοχή κατά 43,2%, 41,99% και 31,32% (τσιµεντοκονίαµα, σκυρόδεµα κανονικής αντοχής και σκυρόδεµα υψηλής αντοχής αντίστοιχα). Η αύξηση των αντοχών σε µεγάλες ηλικίες είναι χαρακτηριστικό γνώρισµα των πουζολανικών τσιµέντων. 7.2 Αντίσταση έναντι διαλυµάτων θειϊκών αλάτων Ο µηχανισµός δράσης των δύο αλάτων που εξετάστηκαν είναι διαφορετικός: στην περίπτωση του Na 2 SO 4 η αστοχία επέρχεται λόγω της αντίδρασης του άλατος µε τις αργιλικές φάσεις. Η αντίδραση αυτή οδηγεί στο σχηµατισµό ετριγκίτη, ενός ενύδρου που προκαλεί διόγκωση και τελικά διάρρηξη του ιστού του τσιµεντολιθώµατος και του κονιάµατος. Αντίθετα, στην περίπτωση του MgSO 4 η καταστροφή προέρχεται από τη σταδιακή διάλυση των CSH που συντελείται λόγω της δράσης του συγκεκριµένου άλατος. Είναι λοιπόν γνωστό, ότι τα πουζολανικά τσιµέντα 9

εµφανίζουν βελτιωµένη αντίσταση έναντι διαλυµάτων του Na 2 SO 4, όχι όµως και έναντι διαλυµάτων του MgSO 4. Στην περίπτωση µεικτών διαλυµάτων των δύο παραπάνω αλάτων η τελική αστοχία προέρχεται από ένα συνδυασµό των δύο ανωτέρω µηχανισµών, χωρίς όµως να έχει ξεκαθαρίσει ακόµη πλήρως ο βαθµός συµµετοχής και ευθύνης του κάθε άλατος. Από τα µέχρι στιγµής διαθέσιµα αποτελέσµατα της παρούσης έρευνας, παρατηρείται ότι τα µείγµατα που παρασκευάστηκαν µε τσιµέντο ΙΙ42.5 εµφανίζουν µειωµένη διαστολή σε σύγκριση µε τα µείγµατα του Ι42.5 και στα δύο διαλύµατα (Σχήµατα 4 και 5). Αξίζει όµως να σηµειωθεί ότι η µέτρηση της διαστολής δεν θεωρείται ο καταλληλότερος τρόπος προσδιορισµού της αντίστασης των µειγµάτων έναντι διαλυµάτων MgSO 4. Λόγω του προαναφερθέντος µηχανισµού δράσης, ο έλεγχος της αντίστασης των µειγµάτων θεωρείται ότι επιτυγχάνεται καλύτερα µε την µέτρηση της απώλειας της θλιπτικής αντοχής. Παρόµοιες µετρήσεις έχουν προγραµµατισθεί να γίνουν στα πλαίσια της παρούσας έρευνας σε µεγαλύτερες ηλικίες. 7.3 Αντίσταση στη διάβρωση του σιδηρού οπλισµού 7.3.1. Ενανθράκωση Είναι γνωστό ότι ένα από τα µεγαλύτερα προβλήµατα των πουζολανικών τσιµέντων είναι το αυξηµένο βάθος ενανθράκωσης που παρουσιάζουν. Το βάθος ενανθράκωσης µετράται µε αποκοπή τµηµάτων του δοκιµίου και ψεκασµό τους µε διάλυµα φαινολοφθαλείνης. Το διάλυµα αυτό είναι ένας δείκτης που αλλάζει χρωµατισµό σε τιµές του ph ίσες µε 9. Κατ αυτό τον τρόπο προσδιορίζεται το µέτωπο της ενανθράκωσης, το τµήµα δηλαδή στο οποίο η τιµή του ph έχει πέσει κάτω από την τιµή 9. Γνωρίζουµε όµως ότι το στρώµα των οξειδίων που προστατεύει τον οπλισµό αρχίζει να διασπάται από όταν η τιµή του ph πέσει κάτω από 11, ενώ καταστρέφεται πλήρως όταν η τιµή αυτή πέσει κάτω από 9. Έτσι η ένδειξη που παίρνουµε από το διάλυµα της φαινολοφθαλείνης είναι µάλλον µια ένδειξη του ότι η διάβρωση έχει αρχίσει, παρά ένδειξη του ασφαλούς τµήµατος του δοκιµίου. Στα πλαίσια της παρούσας έρευνας η µέτρηση της ενανθράκωσης έγινε µε ψεκασµό των δοκιµίων µε κατάλληλο δείκτη, ο οποίος επιτρέπει τον προσδιορισµό όλων των τιµών του ph. Από τα αποτελέσµατα του πίνακα 7, παρατηρείται ότι τα σκυροδέµατα µε τσιµέντο ΙΙ42.5 παρουσιάζουν ίδιο βάθος ενανθράκωσης, όπως αυτό µετράται µε το διάλυµα φαινολοφθαλείνης (ph<9), και ίσο ή µικρότερο βάθος πραγµατικής ενανθράκωσης (ph<11). Η προστασία λοιπόν έναντι της διάβρωσης του σιδηρού οπλισµού είναι µεγαλύτερη στα µείγµατα που παρασκευάστηκαν µε τσιµέντο ΙΙ42.5. 7.3.2 ιάβρωση λόγω διείσδυσης χλωριόντων Η µεταβολή του δυναµικού διάβρωσης παρουσιάζεται στο σχήµα 6. Από το σχήµα αυτό παρατηρείται ότι τα µείγµατα µε ΙΙ42.5 εµφανίζουν υψηλότερο δυναµικό διάβρωσης. Σύµφωνα µε τον κανονισµό ASTM C876 η τιµή του δυναµικού διάβρωσης αποτελεί µία ένδειξη για την πιθανότητα διάβρωσης του οπλισµού. Από τα µέχρι στιγµής διαθέσιµα αποτελέσµατα παρατηρείται ότι το µείγµα µε τσιµέντο ΙΙ42.5 έχει µεν υψηλότερες τιµές δυναµικού, η διαφορά αυτή όµως δεν είναι τόσο µεγάλη ώστε να αλλάζει η περιοχή κινδύνου. Παράλληλα µε το δυναµικό διάβρωσης µετρήθηκε και η σε βάθος κατανοµή της συγκέντρωσης των χλωριόντων (Σχ. 4). 10

7.3.3 Μετρήσεις υδατοαπορροφητικότητας Από τα αποτελέσµατα του πίνακα 8 εξάγεται ότι τα δύο τσιµέντα έχουν σχεδόν την ίδια υδατοαπορροφητικότητα. Η µέτρηση αυτή πραγµατοποιήθηκε σε ηλικία 28 ηµερών και αντιστοιχεί ουσιαστικά στο υδατοπερατό πορώδες, δηλαδή το πορώδες µε διάµετρο πόρων µεγαλύτερο των 1000 A. Το πορώδες αυτό αναµένεται να µειωθεί περαιτέρω µε µεγαλύτερο ρυθµό µείωσης στο µείγµα που παρασκευάστηκε µε τσιµέντο ΙΙ42.5, λόγω της ποζολάνης που αυτό περιέχει. 8 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τα διαθέσιµα αποτελέσµατα της παρούσας έρευνας προκύπτει ότι το τσιµέντο ΙΙ42.5 αποτελεί ένα άριστο τσιµέντο που έχει ίδιες ή και καλύτερες ιδιότητες από το καθαρό τσιµέντο πόρτλαντ Ι42.5. Συγκεκριµένα, η θλιπτική αντοχή των τσιµεντοκονιαµάτων που παρασκευάστηκαν µε το νέο τύπο τσιµέντου ΙΙ42.5 ήταν σχεδόν ίδια µε την αντίστοιχη των µειγµάτων αναφοράς στις πρώιµες ηλικίες της ενυδάτωσης και µεγαλύτερη από αυτήν στις µεγαλύτερες ηλικίες. Η διαφορά αυτή, που µπορεί να φτάσει και το 30% στην ηλικία του ενός έτους, αποτελεί έναν σηµαντικό δείκτη ασφαλείας για τα µείγµατα που παρασκευάζονται µε το συγκεκριµένο υλικό χωρίς να δηµιουργεί προβλήµατα στις πρώιµες ηλικίες. Με βάση τα αποτελέσµατα των εκτεταµένων δοκιµών ανθεκτικότητας που πραγµατοποιήθηκαν, προκύπτει ότι τα µείγµατα που παρασκευάστηκαν µε το νέο τύπο τσιµέντου έχουν σε κάθε περίπτωση ικανοποιητικές επιδόσεις, ίδιες ή καλύτερες µε τις αντίστοιχες των µειγµάτων αναφοράς. Ιδιαίτερα αξίζει να τονισθεί το γεγονός ότι σκυροδέµατα που παρασκευάσθηκαν µε τσιµέντο ΙΙ42.5 αναπτύσσουν µικρότερο ή ίσο βάθος ενανθράκωσης µε αυτό των µειγµάτων αναφοράς, προσπερνώντας κατ αυτό τον τρόπο το µεγαλύτερο µειονέκτηµα των ποζολανικών τσιµέντων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1 Sideris, K. 1993. The cement Hydration Equation 2 Al-Amoudi, O.S.B.1999. Mechanisms of sulfate attack in plain and blended cements: A review. Proceedings of the conference Extending Performance of Concrete Structures: 247-260, International Congress Creating with Concrete, Editor: R. K. Dhir & P. J. Tittle 3 Papadakis, V.G. 2000. Effect of supplementary cementing materials on concrete resistance against carbonation and chloride ingress. Cement and Concrete Research: 291-299 4 Broomfield, J.P. 1997. Corrosion of Steel in Concrete 5 Σίδερης, Κ.Κ. 1996. Επιρροή των φυσικών πουζολανών στη θλιπτική αντοχή και το πορώδες του τσιµεντολιθώµατος και του σκυροδέµατος, ιδακτορική ιατριβή 6 Σίδερης, Κ. & Σάββα, Α. 1993. Επιρροή των πουζολανών στη θλιπτική αντοχή και το ανοικτό πορώδες του σκυροδέµατος, ελτίο Σ.Π.Μ.Ε.: 44-56 11