Στοιχεία τεχνολογίας σκυροδέματος Τα επί μέρους υλικά Τσιμέντο - Πρόσμικτα Αδρανή Νερό Χημικά Πρόσθετα
Ευρωπαϊκό πλαίσιο Μελετών και Εκτέλεσης έργων από σκυρόδεμα, και Συσχέτιση μεταξύ Εθνικών διατάξεων, Ευρωπαϊκών Κανονισμών και λοιπών Προτύπων των υλικών (ΕΝ) ΕΚΟΣ 2000, ΕΑΚ ΚΤΣ 97 EN 13670-1 ΕΤΕΠ ΚΤΣ 97, Οδηγίες ΠΕΧΩΔΕ Δεκ. 2013 2
1) Τσιμέντο Υδραυλική κονία (σε αντίθεση με τις αερικές κονίες), άρα αντιδρά και μέσα σε νερό. Ένα υλικό με συγκολλητικές συνδετικές ιδιότητες που συνδέει μια μάζα ορυκτών ή τεχνητών υλικών σε μία συμπαγή μάζα. Αποτελεί το βασικό υλικό παραγωγής του σκυροδέματος. Δεκ. 2013 3
Τσιμέντο Βιομηχανικά παραγόμενο υλικό που προκύπτει από την ανάμειξη αλεσμένου ασβεστόλιθου και αργίλου (σε μορφή αιωρήματος) και σταδιακή όπτηση σε υψηλές θερμοκρασίες. Κλίνκερ. Στην Ελλάδα το πρώτο εργοστάσιο παραγωγής τσιμέντου λειτούργησε το 1902. Σήμερα παράγονται 16 ΜΤ ετησίως. Πρότυπα Κανονισμοί Δεκ. 2013 ΕΝ 197-1 4
Παραγωγή τσιμέντου στην Ελλάδα Δεκ. 2013 5
Τσιμέντο Εμπορική διάθεση Σάκκοι Σιλό Σιλοφόρα οχήματα Big bags Λοιπά μέσα Δεκ. 2013 6
Βασική χημική σύνθεση του τσιμέντου Η συνδετική λειτουργία του τσιμέντου προκύπτει από τη σταδιακή δημιουργία κρυσταλλικών ενώσεων (παρουσία νερού) των βασικών συστατικών του, που είναι : CaO, SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, FeO Με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ένυδρες ενώσεις των παραπάνω. Εξωθερμική αντίδραση. Παράγεται θερμότητα. Χρόνος. Η αντίδραση είναι συνάρτηση του χρόνου και μπορεί ανάλογα να παυθεί, να επιταχυνθεί / επιβραδυνθεί (χημικά πρόσθετα, προσθήκη γύψου - CaSO 4 σε ποσοστό 5%). Το τσιμέντο παράγεται εμπορικά και διακινείται στην Ελληνική αγορά με σήμανση CE. Η παραγωγή του διέπεται από το ΕΛΟΤ - EN 197-1, (αντικατέστησε τον Κανονισμό Τσιμέντων). Δεκ. 2013 7
Κατηγορίες τσιμέντου κατά ΕΝ 197-1 Στο ΕΝ 197-1 διακρίνονται οι παρακάτω πέντε κύριες κατηγορίες: CEM I Τσιμέντο Πόρτλαντ CEM II Σύνθετο τσιμέντο Πόρτλαντ CEM III Σκωριοτσιμέντο CEM IV Ποζολανικό Τσιμέντο CEM V Σύνθετο τσιμέντο Τσιμέντο ανθεκτικό σε θειικά (SR) Δεκ. 2013 8
Κατηγορίες τσιμέντου κατά ΕΝ 197-1 Τύποι Σήμανση των κοινών τσιμέντων Πόρτλαντ Κλίνκερ Σκωρία υψικαμίνου Πυριτικ ή παιπάλη Σύνθεση (% κατά βάρος) Κύρια συστατικά Ιπτάμενη τέφρα Ποζολάνη Πυριτική Ασβ/κή Ασβεστόλιθος Λοιπά πρόσμικτα Στην Ελλάδα παράγονται τσιμέντα τύπου Ι, ΙΙ, IV και V. Τσιμέντο με ιπτάμενη τέφρα Στην καινούργια έκδοση του προτύπου 197-1 περιλαμβάνονται και τα τσιμέντα ανθεκτικά σε θειικά (τσιμέντα SR), τα οποία επίσης παράγονται στην Ελλάδα. Ασβεστολιθικό Πόρτλαντ Σκωριοτσιμέντο Ποζολανικό τσιμέντο Σύνθετο τσιμέντο Δεκ. 2013 9
Κατηγορίες ανάλογα με τις φυσικές ιδιότητες Μηχανικές απαιτήσεις (ΕΝ 197-1, Πίνακας 2) Πρότυπη αντοχή Πρώιμη αντοχή Φυσικές ιδιότητες Αρχικός χρόνος πήξης Σταθερότητα όγκου Χημικές ιδιότητες (ΕΝ 197-1, Πίνακας 3) Απώλεια πύρωσης Αδιάλυτο υπόλειμμα Περιεκτικότητα σε θειικά Περιεκτικότητα σε χλωριόντα Ποζολανικότητα Δεκ. 2013 10
Αντοχή (Mpa) Κατηγορίες ανάλογα με τις φυσικές ιδιότητες Κατά το Πρότυπο ελέγχονται οι ιδιότητες ( ): Κατηγοριοποίηση του τσιμέντου με βάση τη χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή σε πρώιμο και σε πρότυπο χρόνο σύμφωνα με το ΕΝ 197-1: N συνήθης πρώιμη R υψηλή πρώιμη Δεκ. 2013 2 ημ. 7 ημ. Πρότυπη αντοχή στις 28 ημέρες 32,5N - 32,5R - 42,5N - 42,5R - 52,5N - 52,5R - 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 Χρόνος πήξης Ογκοσταθερότητα 1 10 100 1000 10000 Ημέρες CEM I 55 CEM II 42.5 (1) CEM I45 CEM I 52.5 CEM II 42.5 (2) CEM II 32.5 11
Κατηγορίες τσιμέντου Παραδείγματα: CEM I 42,5R: Τσιμέντο τύπου Πόρτλαντ κατηγορίας αντοχής 42,5, με υψηλή πρώιμη αντοχή. CEM II/A-L 32,5N: Τσιμέντο τύπου Πόρτλαντ με προσθήκη ασβεστόλιθου (A) σε ποσοστό μεταξύ 6% και 20% κ.β. ο οποίος έχει συνολική περιεκτικότητα οργανικών ουσιών το πολύ 0,5% κ.β. (L), κατηγορίας αντοχής 32,5, με συνήθη πρώιμη αντοχή. CEM V/A (S-V) 32,5N: Σύνθετο τσιμέντο Πόρτλαντ αναμεμιγμένο σε ποσοστό μεταξύ 18% και 30% κ.β. αλεσμένη σκωρία υψικαμίνου (S) καθώς επίσης και μεταξύ 18% και 30% κ.β. πυριτική ιπτάμενη τέφρα (V) κατηγορίας αντοχής 32,5, με συνήθη πρώιμη αντοχή. Δεκ. 2013 12
2) Πρόσμικτα στο τσιμέντο ή στο σκυρόδεμα Δεκ. 2013 13
Πρόσμικτα στο τσιμέντο / σκυρόδεμα Tύπου ΙΙ (ποζολανικά πρόσμικτα) Ιπτάμενη τέφρα Σκωρία υψικαμίνων Πυριτική παιπάλη Μετακαολίνης Τύπου Ι (αδρανή πρόσμικτα) Ασβεστόλιθος (φίλλερ) Χρωστικές ουσίες Δεκ. 2013 14
Ιπτάμενη τέφρα Είναι είτε πυριτική είτε ασβεστολιθική. Έχει υδραυλικές ιδιότητες. Παραπροϊόν της παραγωγής ενέργειας μέσω καύσης λιγνίτη. Στην Ελλάδα είναι ασβεστολιθική και παράγεται στην Πτολεμαΐδα και στη Μεγαλόπολη από τη ΔΕΗ. Ουσιαστικά περιέχει ενεργά CaO, SiO 2 και Al 2 O 3. Επιτρέπεται να προστίθεται με ελεγχόμενο τρόπο ανάλογα με τον τύπο του τσιμέντου (ΙΙ, ΙV κατά EN 197-1). Δεκ. 2013 15
Σκωρία υψικαμίνου Προέρχεται από την ταχεία ψύξη του υπολείμματος της καμίνου κατά την παραγωγή μετάλλων. Έχει υδραυλικές ιδιότητες. Έχει πολύ καλές ιδιότητες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ποσοστό αντικατάστασης και 90% (λιμενικά). Δεκ. 2013 16
Πυριτική παιπάλη Παραπροϊόν της βιομηχανίας παραγωγής αλουμίνας με χρήση βολταϊκού τόξου. Πρόκειται ουσιαστικά για καθαρό διοξείδιο του πυριτίου σε πολύ λεπτόκοκκη μορφή. Διατίθεται σε πούδρα ή αιώρημα και θέλει ειδική μεταχείριση. Είναι απαραίτητο συστατικό για τα τσιμέντα υψηλής αντοχής και τα αδιαπερατά τσιμέντα. Δεκ. 2013 17
Ποζολάνες (Μηλαϊκή γη) Πρόκειται για υλικά με άμορφη ή υαλώδη μορφή με περιεκτικότητα πυριτίου και αργιλίου. Εφόσον έχουν υποστεί λεπτή άλεση και με την παρουσία νερού, αντιδρούν σε θερμοκρασία δωματίου με το υδροξείδιο του ασβεστίου (Ca(OH) 2 ) για να σχηματίσουν χημικές ενώσεις ασβεστίου με πυρίτιο και αργίλιο. Παρόμοιες ενώσεις σχηματίζονται και κατά την πήξη του κλίνκερ. Οι κατασκευές με ποζολανικά υλικά των αρχαίων Ελλήνων και των Ρωμαίων εμφανίζουν εξαιρετική ανθεκτικότητα και έχουν επιζήσει έως σήμερα. Το όνομά τους προέρχεται από το Ιταλικό Pozzuoli (στους πρόποδες του Βεζουβίου). Θηραϊκή (παλαιότερα) - Μηλαϊκή (πλέον) γη. Όσο πιο λεπτοαλεσμένες είναι τόσο πιο γρήγορα ενεργούν με το νερό, άρα αναλαμβάνουν γρηγορότερα αντοχή κατά την πήξη. Ουσιαστικά, για να ενυδατωθούν πρέπει να είναι μικρότερες από 45 μm. Γενικά, οι ποζολάνες συνεχίζουν να ενεργούν με το χρόνο αυξάνοντας την αντοχή και την ανθεκτικότητα του τσιμέντου. Δεκ. 2013 18
Περιεκτικότητα σε δραστικές ουσίες Διάσταση κόκκου Δραστικές ουσίες Δεκ. 2013 Mehta & Monteiro, Concrete 19
3) Αδρανή Σεπτ. 2013 20
Αδρανή Είναι τα υλικά για την παρασκευή του σκυροδέματος και των κονιαμάτων. Προέρχονται από πετρώματα ή τεχνητά υλικά μετά από φυσικό ή τεχνητό τεμαχισμό με διάσταση από 0 60 mm. Έχουν χρησιμοποιηθεί και μεγαλύτερες διαστάσεις αδρανών σε ειδικές χρήσεις (κατασκευές βαρύτητας, λιμενικά, φράγματα). Επηρεάζουν άμεσα το σκυρόδεμα τόσο στη νωπή φάση (εργάσιμο, απορρόφηση νερού) όσο και στη σκληρυμένη φάση (μέτρο ελαστικότητας, σταθερότητα της διόγκωσης, αντοχή, ανθεκτικότητα, τρίψη / απότριψη). Αποτελούν περίπου το 60% με 80% του όγκου του σκυροδέματος. Στην ουσία, κυρίως η επιφάνεια των αδρανών κόκκων συμμετέχει στη χημική αντίδραση, ενώ ενίοτε όλο το αδρανές μπορεί να έχει συμμετοχή σε χημική αντίδραση (π.χ. αλκαλοπυριτική αντίδραση). Σεπτ. 2013 21
Αδρανή Επί πλέον, το νερό που απορροφάται από τα αδρανή συμμετέχει στην ενυδάτωση (ή θα απορροφηθεί από το συνολικό νερό), οπότε πρακτικά και τα αδρανή συμμετέχουν στην αντίδραση έμμεσα ή άμεσα. Σε γενικές γραμμές, πρέπει να είναι συμπαγή, καθαρά χωρίς οργανικές προσμίξεις, καθαρά από αλάτι, χαμηλού πορώδους και υψηλής αντοχής. Εφόσον προέρχονται από τη θάλασσα πρέπει να είναι πλυμένα. Σεπτ. 2013 22
Αδρανή - Ταξινόμηση Προέλευση Φυσική (αμμοχάλικα, φυσικά ή συλλεκτά): φυσικές αποθέσεις ποταμών (ποταμίσια), παράκτια, παλαιά ορυχεία). Γενικά στρογγυλεμένα και πλακώδη. Χρησιμοποιούνται χωρίς θραύση. Τεχνητή (θραυστά): (λατομεία). Ακανόνιστο σχήμα και γωνιώδη. προέρχονται από τη θραύση πετρωμάτων ή από τη θραύση συλλεκτών αδρανών. Επίσης και τεχνητής προέλευσης (σκωρία, κλίνκερ, κορούνδιο). Σεπτ. 2013 23
Αδρανή - Ταξινόμηση Τρόπος τεμαχισμού Θραύση (συνήθως από θραύση ασβεστολίθων). Σπαστήρες και κοσκίνισμα. Φυσικός τεμαχισμός. Σεπτ. 2013 24
Φυσικές ιδιότητες αδρανών Πυκνότητα(ες) και φαινόμενο ειδικό βάρος (πυκνότητα συμπεριλαμβανομένων των πόρων) Πορώδες Περιεχόμενη υγρασία λόγω απορρόφησης νερού από τους πόρους και τις επιφανειακές σχισμές (συνήθως < 5% κ.β.) Κάποια αδρανή με την απορρόφηση του νερού τείνουν να αυξάνουν κατά πολύ τον όγκο τους. Αντοχή στον παγετό Αντοχή σε θλίψη Π.χ., για τα ασβεστολιθικά > 1.0 ton/cm 2 (20 MPa=0,20 ton/cm 2 ) Επιφανειακή υφή και σχήμα. Δείκτης πλακοειδούς, κοκκομετρική διαβάθμιση. Σεπτ. 2013 25
Αδρανή - Ταξινόμηση Πυκνότητα Βαρέα (2,8 6,0 t/m 3 ) (Φυσικά: βαρύτης, μαγνησίτης. Τεχνητά: ρινίσματα, σκάγια, σιδηρομετάλλευμα) Συνήθη (2,0 2,8 t/m 3 ) (αμμοχάλικα ποταμών, ορυχείων και λατομείων) Ελαφρά (< 2,0 t/m 3 ) (Φυσικά: λεπτή άμμος, κίσσηρη, λάβα. Τεχνητά: ίνες ξύλου, ρινίσματα ξύλου) για χρήση στο ελαφροσκυρόδεμα. Σχετικά Πρότυπα: Κανονικά αδρανή ΕΝ 12620:2002 + Α1: 2008 Ελαφρά αδρανή ΕΝ 13055 Δεν καλύπτονται ακόμη τα ανακυκλωμένα αδρανή Σεπτ. 2013 26
Αδρανή - Ταξινόμηση Ταξινομούνται σε Λεπτόκοκκα ( διάσταση βρόχου D < 4mm) Χονδρόκοκκα ( διάσταση βρόχου D > 4mm) Στο Πρότυπο καθορίζεται οι: μέγιστος D και ελάχιστος κόκκος d d/d: Κάποιο ποσοστό κόκκων του αδρανούς μπορεί να συγκρατείται στο κόσκινο D (υπερμέγεθος) και κάποιο ποσοστό κόκκων μπορεί να διέρχεται από το κόσκινο d (υπομέγεθος). Στο ΕΛΟΤ ΕΝ 12620:2002 (πίνακες 2 και 3) δίνονται οι απαιτήσεις για το υπερμέγεθος και το υπομέγεθος του αδρανούς καθώς και πρόσθετες απαιτήσεις κοκκομετρικής διαβάθμισης. Με βάση την κοκκομετρική του διαβάθμιση το αδρανές μεγέθους d/d κατατάσσεται σε κάποiα από τις κατηγορίες G C, G F ή G Α. Σεπτ. 2013 27
Διαστάσεις αδρανών Για συμβατικά σκυροδέματα, πρέπει να έρχονται σε τρία κλάσματα Άμμος D < 4mm Γαρμπίλι (λεπτό και χοντρό) 4mm < D < 16mm Σκύρα 16 mm < D Σεπτ. 2013 28
Παράδειγμα (ΚΤΣ 2013) Xονδρόκοκκο αδρανές που χαρακτηρίζεται ως 4/16, σημαίνει ότι: Στο κόσκινο ανοίγματος D = 16 mm πρέπει να έχει διερχόμενο ποσοστό κόκκων από 90% έως 100% Στο κόσκινο ανοίγματος d = 4 mm πρέπει να έχει διερχόμενο ποσοστό κόκκων από 0% έως και 15%. Στο κόσκινο ανοίγματος 1,4D, δηλαδή στο κόσκινο 22,4mm να έχει διερχόμενο ποσοστό κόκκων από 98% έως 100% Στο κόσκινο ανοίγματος 2D, δηλαδή στο κόσκινο 31,5mm να έχει 100% διερχόμενο ( 0% συγκρατούμενο) Στο κόσκινο ανοίγματος d/2, δηλαδή στο κόσκινο 2mm να έχει διερχόμενο ποσοστό κόκκων από 0% έως και 5%. Επιπλέον πρέπει: Στο κόσκινο ανοίγματος D/2, δηλαδή στο κόσκινο 8mm να έχει 25% έως 70% διερχόμενο Σεπτ. 2013 29
Ιδιότητες αδρανών Υδαταπορροφητικότητα Ανθεκτικότητα των αδρανών σε παγετό με χρήση θειικού μαγνησίου (ΕΛΟΤ ΕΝ 1367-2 ) Ορυκτολογική σύσταση (πετρογραφική εξέταση κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 932-3) Αντοχή σε σε θρυμματισμό του χονδρόκοκκου (τρίψη / απότριψη) Δοκιμή Los Angeles (ΕΛΟΤ ΕΝ 1097-2) Σεπτ. 2013 30
Ιδιότητες αδρανών Επιβλαβείς προσμίξεις Που επηρεάζουν αρνητικά : Αντοχή Ενυδάτωση (Ζάχαρη και κάποιες άργιλοι) Ογκοσταθερότητα (κάποια συστατικά των αδρανών σκωρίας) Αλκαλοπυριτική αντίδραση - ενώσεις των αλκαλίων K, Na με το SiO 2 και διόγκωση Διάβρωση (χλωριόντα -> διάβρωση οπλισμών) Π.χ., οι οργανικές προσμίξεις συνεπάγονται στο σκυρόδεμα διόγκωση, αποχρωματισμό, ελλιπή ενυδάτωση. Όρια οργανικών (κβ) μετρούμενα κατά ΕΝ 1744-1: < 0.5% για λεπτόκοκκα και < 0.1% για χονδρόκοκκα < 0.25% για λεπτόκοκκα και < 0.05% για χονδρόκοκκα για εμφανή σκυρ/τα. Σεπτ. 2013 31
Ιδιότητες αδρανών Μέτρο ελαστικότητας Συστολή διαστολή Απορροφητικότητα νερού Περιεκτικότητα σε παιπάλη άμμου (κόσκινο Νο 200, D = 0,075 mm) 5% του ξηρού βάρους της άμμου κατά την ΣΚ-305 Λίγη παιπάλη χρειάζεται στο μίγμα. Η πολλή παιπάλη συνεπάγεται κακή πρόσφυση και υπερβολική αύξηση στην ποσότητα του απαιτούμενου νερού (οικονομία, αντοχή). Άρα τα αδρανή πρέπει να είναι πλυμένα. Κοκκομετρία (κατανομή διαστάσεων) Πρότυπα κόσκινα. Στον ΚΤΣ χρησιμοποιούνται Γερμανικά (DIN 4187, 4188) και Αμερικανικά κόσκινα (ASTM Ε11 βρόχοι σε ίντσες έως τα 3/8 και Νο 4 και κάτω) Π.χ., άμμος ορίζεται το αδρανές το διερχόμενο το Νο 8 ή 3/8 σε 100% ή Νο 4 σε 95% Επιτρεπόμενες κοκκομετρικές περιοχές του ΚΤΣ (από το DIN). Σεπτ. 2013 32
Ιδιότητες αδρανών ΜΗΤΡΙΚΟ ΠΕΤΡΩΜΑ Παράγοντες των αδρανών που επηρεάζουν τη σύνθεση και τις ιδιότητες του νωπού και σκληρυμένου σκυροδέματος (P. Mehta, P. Monteiro) ΠΡΟΤΕΡΑ ΕΚΘΕΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΚΟΚΚΩΝ -Διάσταση - Σχήμα -Υφή ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΠΟΡΩΔΕΣ / ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΛΑΣΤΙΚΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ -Συνεκτικότητα -Πλαστικότητα -Ειδικό βάρος ΜΙΚΡΟΔΟΜΗ ΟΡΥΚΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΘΛΙΠΤΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΤΡΙΨΗ ΑΠΟΤΡΙΨΗ ΜΕΤΡΟ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΚΛ/ΝΟΥ ΣΚΥΡ/ΤΟΣ -Μέγιστη αντοχή -Απότριψη -Ογκοσταθερότητα -Ανθεκτικότητα Σεπτ. 2013 33
Ιδιότητες Υδαταπορροφητικότητα Ξηρά (από φούρνο σε 100 o C) Ξηρά στον αέρα Σε κατάσταση κορεσμένης ξηρής επιφανείας (όλοι οι διαπερατοί πόροι είναι πλήρεις αλλά η επιφάνεια είναι ξηρή - SSD) Υγρά Ολική υγρασία Συνολικό Δυναμικό Απορρόφησης (ΣΔΑ) Οι τιμές αυτές είναι πολύ ψηλές στα ελαφρά αδρανή και στην άμμο (στον πορώδη ψαμμίτη > 5%) Σεπτ. 2013 Κατάσταση Ξηρό Ξηρό στον αέρα ΚΞΕ Υγρό 0 < ΣΔΑ =ΣΔΑ > ΣΔΑ ΠΡΟΣΟΧΗ! Διαφορά ΚΤΣ και ΕΝ 206 στον ορισμό Ν/Τ 34
Μηχανικά χαρακτηριστικά: Αντοχή, Απότριψη, Μέτρο Ελαστικότητας Γενικά οι μηχανικές αυτές ιδιότητες εξαρτώνται από το πορώδες όπως σε όλα τα γαιώδη υλικά (και στο σκυρόδεμα!) Τυπικές τιμές αντοχής κυμαίνονται μεταξύ 210 310 MPa (πυκνοί ασβεστόλιθοι - γρανίτες). Τυπικές τιμές Ε κυμαίνονται μεταξύ 70 90 GPa (ασβεστόλιθοι - γρανίτες, βασάλτες). Πρέπει πάντως να σημειωθεί ότι οι ασβεστόλιθοι εμφανίζουν ενίοτε μεγάλες διασπορές. Σεπτ. 2013 35
Κοκκομετρική διαβάθμιση Ποσοστό κενών Η χρήση διαβάθμισης συνεπάγεται πιο πυκνή διάταξη σκύρο Ποσοστό άμμου στην ανάμιξη σκύρων με άμμο Σεπτ. 2013 36
Κοκκομετρική διαβάθμιση Ο λόγος που ελέγχεται η κοκκομετρική διαβάθμιση είναι η εργασιμότητα και το κόστος. Επίσης, η D max καθορίζεται από τις αποστάσεις των οπλισμών και την επικάλυψη του δομικού στοιχείου (1992-1). H D max καθορίζει την απόσταση μεταξύ οπλισμών (D max 3/4 s) Αν D max > 32 mm, αυξάνεται και η επικάλυψη c min,b κατά 5 mm (άρα Φ+5) Εμπειρικά, η ελάχιστη διάσταση του καλουπιού > 5 D max (το αυτό ισχύει και για τους κύβους / κυλίνδρους που θα χρησιμοποιηθούν για έλεγχο) Σε σκυροδέματα υψηλής αντοχής η D max περιορίζεται λόγω της τάσης να αυξάνει την μικρορηγμάτωση (< 19 mm) στη ζώνη αδρανούς πάστας. Γενικά, για μεγαλύτερη D max προκύπτει μικρότερος όγκος πάστας που θα το περιβάλλει (άρα και λιγότερο συνολικό κόστος). Πολλή άμμος αυξάνει την απαίτηση για νερό (άρα και τσιμέντο ψηλότερο κόστος. Σεπτ. 2013 37
Ιδιότητες αδρανών - κοκκομετρία Η κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών προσδιορίζεται κατά το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 933-1. Ο χαρακτηρισμός ενός αδρανούς ως d/d, γίνεται βάσει ενός μικρότερου (d) και ενός μεγαλύτερου (D) ανοίγματος κοσκίνου. Με το χαρακτηρισμό d/d σημαίνει ότι κάποιο ποσοστό κόκκων του αδρανούς μπορεί να συγκρατείται στο κόσκινο D (υπερμέγεθος) και κάποιο ποσοστό κόκκων μπορεί να διέρχεται από το κόσκινο d (υπομέγεθος). D/d 1,4. Ως παιπάλη, ορίζεται το μέρος του αδρανούς που περνάει από το κόσκινο 0,063mm και προσδιορίζεται σύμφωνα με το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 933-1. Η παιπάλη των χονδρόκοκκων αδρανών δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1,5% του ξερού βάρους τους. Η παιπάλη του θραυστού λεπτόκοκκου αδρανούς (άμμου) δεν πρέπει να υπερβαίνει το 16% του ξηρού βάρους του. Η παιπάλη του συλλεκτού λεπτόκοκκου αδρανούς (άμμου) δεν πρέπει να υπερβαίνει το 3% του ξηρού βάρους του. Σεπτ. 2013 38
Σχήμα και κοκκομετρία αδρανών A/V = 6/D (για σφαίρα) Το ευνοϊκό σχήμα είναι άρα το στρογγυλεμένο και λείο. Γενικά πρέπει να είναι κάτω του 3/1 (μήκος / πλάτος). Η ευνοϊκή κοκκομετρία πρέπει να έχει τα λιγότερα κενά και να έχει όσο το δυνατόν περισσότερα χονδρόκοκκα (μικρή A/V). Η σωστή κοκκοδιαβάθμιση εμποδίζει την απόμιξη. Επιτρεπόμενες ύποζώνες από τον ΚΤΣ (για υποζώνη Δ). Δεκ. 2013 39
Μονοδιάστατη κοκκομετρία: Το υδατοπερατό σκυρόδεμα Πηγές: pervious concrete Δεκ. 2013 40
Υγρασία των αδρανών Περιλαμβάνει την επιφανειακή υγρασία και την υγρασία των πόρων της μάζας των αδρανών. Μόνο η επιφανειακή υγρασία έχει σημαντική επίδραση στην ενυδάτωση των πρώτων ωρών και για αυτό πρέπει να ελέγχεται. Η κατάσταση κεκορεσμένης επιφάνειας ξηρού αδρανούς δεν λαμβάνει ούτε αποδίδει νερό στο μείγμα που το περιβάλλει. Η συγκρατούμενη υγρασία από τις καιρικές συνθήκες (και στοκάρισμα) είναι συνάρτηση της ειδικής επιφάνειας (η άμμος κατακρατά πολλή υγρασία). Δοκιμή C-M (στο έργο) ή με υγρόμετρα (έτοιμο). Δεκ. 2013 41
Αλκαλοπυριτική αντίδραση Προκύπτει από την αντίδραση (παρουσία νερού) των αλκαλίων K 2 O και Na 2 O μέσα στην τσιμεντόπαστα (προερχόμενα από το τσιμέντο) με το ενεργό διοξείδιο του πυριτίου που ενδέχεται να υπάρχει στα αδρανή. Έχει σαν αποτέλεσμα τη διόγκωση των αδρανών και τη δημιουργία ευρύτατης ρηγμάτωσης και αποσάθρωσης του σκυροδέματος. Σαν μέτρο προστασίας, ελέγχεται το περιεχόμενο ποσοστό αλκαλίων (ισοδύναμο Na 2 O) στο τσιμέντο και/ή η ορυκτή σύνθεση των αδρανών, ή προστίθενται ενεργά πυριτικά συστατικά (πυρ. Παιπάλη) για τη μείωσης της αλκαλικότητας από την αρχή της ενυδάτωσης). Δεκ. 2013 Αφορά κυρίως ηφαιστειακά αδρανή με υαλώδη υφή (π.χ. οψιδιανός). 42
4) Νερό (ΕΛΟΤ ΕΝ 1008) Απαιτήσεις κ ιδιότητες Δημιουργεί τον παράγοντα ενυδάτωσης του σκυροδέματος (χημική αντίδραση των τσιμεντοειδών υλικών και πήξη). Ελέγχεται με τον λόγο Ν/Τ (κ.β.) Αν και η ενυδάτωση απαιτεί Ν/Τ περίπου 0,30, στην πράξη τεχνικά προστίθεται 0,50. Η εισαγωγή του στην ανάμιξη στον αναμικτήρα της μονάδας ορίζει τον χρόνο έναρξης της παράδοσης του σκυροδέματος. Καλύπτεται από το ΕΛΟΤ ΕΝ 1008 και το ΕΝ 206-1 Σεπτ. 2013 43
4) Νερό (ΕΛΟΤ ΕΝ 1008) Απαιτήσεις κ ιδιότητες Να πίνεται Να μην περιέχει βλαβερές ουσίες (λάδια, οργανικά) και άλατα σε περιεκτικότητα τέτοια ώστε το περιεχόμενα χλωριόντα να είναι < 1% της μάζας του τσιμέντου (για χρήση σε οπλισμένο σκυρόδεμα και μπετόν καθαριότητος). Το αλάτι στο σκυρόδεμα (θαλασσινό νερό) συνεπάγεται μείωση της αντοχής του. Για άοπλο μόνο σκυρόδεμα, άρα, επιτρέπεται η χρήση θαλασσινού νερού εφόσον αυξηθεί η αντοχή του κατά 15%. Απαγορεύεται η χρησιμοποίηση θαλασσινού νερού για την παρασκευή προεντεταμένου σκυροδέματος Προσοχή: Ενεργό νερό Συνολικό νερό (Διαφορά του τρόπου προδιαγραφής της σύνθεσης κατά ΚΤΣ και ΕΝ 206-1). Δεκ. 2013 44
Νερό ανάμιξης Εφαρμογές ΚΤΣ: Απαγορεύεται η χρήση νερού που προέρχεται από αποχετεύσεις και η χρήση θαλασσινού νερού για την παραγωγή οπλισμένου ή προεντεταμένου σκυροδέματος. Μπορεί να θερμανθεί κατά την ανάμιξη ή να ψυχθεί (παγάκια) για να επιτευχθεί η σωστή θερμοκρασία του σκυροδέματος κατά την παράδοση, όταν πρέπει να γίνει σκυροδέτηση σε κρύο ή ζεστό καιρό αντίστοιχα. 5 o C Τ 32 o C Σεπτ. 2013 45
5) Χημικά πρόσθετα (Δεν) Καθορίζονται στο ΕΝ 934-2: Μειωτής νερού Υπερρευστοποιητής Ρυθμιστής Ιξώδους Αερακτικό Επιταχυντής πήξης Επιταχυντής σκλήρυνσης Επιβραδυντής Στεγανωτικό μάζας Επιβραδυντής / μειωτής νερού Επιβραδυντής / υπερρευστοποιητής Επιταχυντής πήξης / μειωτής νερού Μειωτές συστολής ξήρανσης Αναστολείς διάβρωσης Σεπτ. 2013 46
5) Χημικά πρόσθετα (ΕΝ 934 - ) Πρόκειται για χημικές ουσίες που προστίθενται στο σκυρόδεμα στην ανάμειξη, ώστε να μεταβάλλουν τις ιδιότητες του είτε στην νωπή (άμεσα) είτε στη μετέπειτα σκληρυμένη φάση. Συνήθως είναι σε υγρή μορφή αλλά μπορεί να είναι και πούδρες. Αν και το ποσοστό τους δεν υπερβαίνει το 5% κβ τσιμέντου (ή καλύτερα των τσιμεντοειδών υλικών), αλλά συνήθως προστίθενται σε ποσοστά μέχρι 0,3 1,5%. Η δοσολογία τους εκφράζεται σε λίτρα/100 Kg τσιμέντο. Οι Ρωμαίοι προσέθεταν στο σκυρόδεμα ούρα (επιβραδυντικό), αίμα (αερακτικό) και τρίχες ζώων (ίνα). Οι πρώτοι ρευστοποιητές εισάγονται το 1932. Δεκ. 2013 47
Χημικά πρόσθετα Με την εφαρμογή τους επιτυγχάνεται : Υψηλότερη θλιπτική αντοχή Μείωση της συστολής ξήρανσης Αύξηση της οικονομικότητας Υδατοστεγανό σκυρόδεμα Μεγαλύτερη ανθεκτικότητα Ταχύτητα κατασκευής Επιμήκυνση της διάρκειας του εργάσιμου υλικού Δεκ. 2013 48
1. (Υπερ)Ρευστοποιητές Λειτουργούν σαν ηλεκτροστατικά λιπαντικά. Βελτιώνουν την εργασιμότητα άρα έχουν σαν αποτέλεσμα να μπορεί να μειωθεί ο λόγος Ν/Τ. Είναι η ιδανική λύση για να μην μπεί νερό στο έργο. Οι παλαιότερες γενιές είχαν σαν αποτέλεσμα μια αύξηση της συστολής ξήρανσης, όμως όχι πλέον. Μείωση του Ν/Τ χωρίς μείωση της εργασιμότητας > αύξηση της αντοχής Μείωση και Ν και Τ (σταθερό Ν/Τ) χωρίς μείωση της εργασιμότητας > οικονομία Σταθερό Ν και Τ > αύξηση της εργασιμότητας Δεκ. 2013 Αύξηση των παραμέτρων αντοχής μέσω μείωσης του Ν/Τ με σταθερή κάθιση Αύξηση της εργασιμότητας με σταθερό λόγο Ν/Τ 49
1. (Υπερ)Ρευστοποιητές Lignosulphonates LS Melamine-Sulphonate-Poly-condensate MFS Poly Acrylates PAC Beta-Naphthalenesulphonate - Polycondensate BNS Polycarboxylate Ethers PCE Δεκ. 2013 50
2. Αερακτικά Επηρεάζουν την επιφανειακή τάση του νερού, επιτυγχάνοντας την εισαγωγή σκόπιμα εισαγόμενου αέρα. Επιτυγχάνουν ένα ελεγχόμενο ποσοστό (σύνολο όγκου 5%, έως το πολύ 8% κατ όγκο σκ/τος) σκόπιμα εισηγμένου αέρα με διάσταση φυσαλίδας 0,2 mm. Μειώνουν της εσωτερική τριβή (λίπανση) άρα βελτιώνουν την εργασιμότητα αλλά και εκτονώνουν τις εσωτερικές συστολοδιαστολές στο σκληρυμένο σκυρόδεμα. Είναι αναγκαία προϋπόθεση για αντίσταση σε δράση ψύξης απόψυξης λόγω παγετού (οδοστρώματα, δάπεδα, διάδρομοι τροχόδρομοι) Σεπτ. 2013 51
3. Επιβραδυντές Επεμβαίνουν στο ρυθμό ενυδάτωσης. Ενδείκνυνται για χρήση σε κατασκευές μεγάλης μάζας για έλεγχο της έκκλησης θερμότητας και όταν απαιτείται για κατασκευαστικούς λόγους περισσότερος χρόνος διάστρωσης. Είναι χρήσιμοι στη σκυροδέτηση σε ζεστό καιρό όπου υπάρχει επιτάχυνση της ενυδάτωσης, ώστε να επιτευχθεί η στοχευόμενη αντοχή. Σε κατασκευές μεγάλης έκτασης ή όγκου (δάπεδα, έργα βαρύτητας). Για έλεγχο των συστολών ξήρανσης και των θερμοκρασιακών συστολών. Σε αδυναμία της μονάδας παραγωγής να ακολουθήσει το ρυθμό σκυροδέτησης. Σεπτ. 2013 52
4. Επιταχυντές Χρησιμοποιούνται για να επιταχύνουν την ενυδάτωση, όταν απαιτείται γρήγορη αύξηση της αντοχής (σύντομο ξεκαλούπωμα). Καλύτερα να χρησιμοποιείται μαζί με τσιμέντο ταχείας πήξης (R). Όταν χρησιμοποιούνται (π.χ. σε ψυχρό καιρό) να γίνεται καλή μόνωση του σκυροδέματος λόγω της ταχείας ανάπτυξης της θερμοκρασίας. Πολλοί είναι με βάση το CaCl 2. Προσοχή στο συνολικό % χλωριόντων. Σεπτ. 2013 53
5. Αντιπαγωτικά Σε οδοστρώματα ή σε κατασκευές εκτεθειμένες σε παγετό κατά τη σκυροδέτηση. Δεν πρέπει να περιέχουν υψηλό ποσοστό σε αλάτι γιατί τα χλωριόντα διαβρώνουν τον οπλισμό και διηθίζονται μέσα από το σκυρόδεμα δημιουργούν άλατα που το διαπερνούν. Εξάνθηση. Βλέπε και ΣΠΜΕ «Σκυροδέτηση σε ψυχρό καιρό». Σεπτ. 2013 54
6. Στεγανωτικά μάζης Πρακτικά, η μείωση της υδατοπερατότητας (πορώδους) επιτυγχάνεται και με τη χρήση των ρευστοποιητών, μέσω μείωσης του Ν/Τ. Λόγω της μείωσης του Ν/Τ που επιτυγχάνουν και άρα μείωσης του πορώδους, έχουν σαν αποτέλεσμα και να αυξάνουν την αντοχή του προϊόντος). Χρησιμοποιούνται για το στεγανό σκυρόδεμα σε έργα αποθήκευσης υγρών. Σεπτ. 2013 55
7. Μειωτές της συστολής (ξήρανσης) Διογκούμενο σκυρόδεμα. Λειτουργούν σαν μειωτές της επιφανειακής τάσης που δημιουργείται στους πόρους, μειώνοντας την απώλεια της υγρασίας μέσα από τη νωπή μάζα. Δίνουν στο σκυρόδεμα μια αρχική διόγκωση, η οποία είναι αρκετή να ισορροπήσει τη συστολή ξήρανσης. Χρησιμοποιούνται σε μεγάλο ποσοστό στα επισκευαστικά σκυροδέματα / κονιάματα για καλύτερη πλήρωση των κενών και καλύτερη συνεργασία παλαιού και νέου σκυροδέματος. Σεπτ. 2013 56
8. Άλλα χημικά πρόσθετα Υλικά που δεν επηρεάζουν την υφή του σκυροδέματος. Π.χ.: Αναστολείς διάβρωσης, Συγκολλητικές ουσίες για χρήση στο εκτοξευόμενο, Υλικά διάσπασης δεσμού (ξεκαλούπωμα) Μεμβράνες συντήρησης. Δεν ανήκουν τυπικά σε αυτή την κατηγορία αλλά αναφέρονται σαν χημικές ουσίες για χρήση στη σκυροδέτηση. Σεπτ. 2013 57
Βιβλιογραφία Σεπτ. 2013 58
Βιβλιογραφία http://www.spme.gr/uploads/file/spme_texniki%20odigia%201.pdf Επιτροπή Τεχνολογίας Σκυροδέματος του ΣΠΜΕ Επόμενες εκδόσεις: Σκυροδέτηση σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος Σκυροδέτηση σε χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος Σκυροδέτηση σε κανονική θερμοκρασία περιβάλλοντος Δάπεδα από σκυρόδεμα Αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα American Concrete Institute http://www.concrete.org/general/home.asp Precast/Prestressed Concrete Institute http://www.pci.org/intro.cfm Portland Cement Association http://www.cement.org/index.asp Σεπτ. 2013 59