Μία βελτιωμένη μέθοδος σχεδιασμού και ποιοτικού ελέγχου μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος (ΑΣΣ)

Μία βελτιωμένη μέθοδος σχεδιασμού και ποιοτικού ελέγχου μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος (ΑΣΣ) Άγγελος Γεωργιάδης, Πολιτικός Μηχανικός. Υποψ. Διδάκτορας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Κοσμάς Κ. Σίδερης Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Νικόλαος Αναγνωστόπουλος Πολιτικός Μηχανικός. Υποψ. Διδάκτορας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Λέξεις κλειδιά: Αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα, ποιοτικός έλεγχος, ανθεκτικότητα. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μία βελτιωμένη μεθοδολογία παρασκευής αυτοσυμπυκνούμενων σκυροδεμάτων διαφορετικών κατηγοριών αντοχής. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία βασίζεται στη γενική μέθοδο παρασκευής κονιάματος του καθηγητή Okamoura, αλλά επιτρέπει τη χρήση επιπλέον λεπτών υλικών (φίλλερ, ιπτάμενη τέφρα, πυριτική παιπάλη κ.α.) καθώς και την παρασκευή μειγμάτων συγκεκριμένων κατηγοριών αντοχής. Η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για την παρασκευή δεκατεσσάρων μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος διαφορετικών κατηγοριών αντοχής με χρήση διαφορετικών υλικών του ελλαδικού χώρου. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα αποτελεί την τελευταία εξέλιξη στο χώρο της τεχνολογίας του σκυροδέματος. Πρόκειται για ένα σκυρόδεμα το οποίο, όπως λέει και η λέξη, μπορεί να συμπυκνωθεί μόνο του, χωρίς τη χρήση μηχανικών μέσων, αποκλειστικά και μόνο με το ίδιο βάρος του. Κατ αυτό τον τρόπο αποφεύγεται η χρήση των ενεργοβόρων και θορυβωδών μηχανισμών συμπύκνωσης ενώ ταυτόχρονα, λόγω του μειωμένου θορύβου, καθίσταται ευκολότερη η επικοινωνία μεταξύ του τεχνικού προσωπικού. Η ευκολία ροής και αυτοσυμπύκνωσης του νέου σκυροδέματος οδηγεί επίσης στη μείωση του απαιτούμενου χρόνου διάστρωσης και σκυροδέτησης των έργων. Τέλος, η πληρέστερη συμπύκνωση που επιτυγχάνεται στα μείγματα ΑΣΣ έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη ανθεκτικότητα του σκυροδέματος και κατ επέκταση την καλύτερη ποιότητα των έργων οπλισμένου σκυροδέματος. Παρά τα σαφή πλεονεκτήματα που παρουσιάζει η χρήση του, το ΑΣΣ δεν έχει τύχει μέχρι σήμερα ευρείας αποδοχής. Ένας από τους βασικούς λόγους γι αυτό είναι η ευαισθησία του μείγματος στην παρουσία υγρασίας και στη διακύμανση τόσο της τελευταίας, όσο και της περιεκτικότητας σε λεπτά υλικά. Κατά καιρούς έχουν αναπτυχθεί διάφορες μεθοδολογίες σχεδιασμού μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος. Η πρώτη προσπάθεια παρουσίασης μεθόδου σχεδιασμού μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος (ΑΣΣ) έγινε από τον καθηγητή Okamura το 1995 (Οkamura and Ozawa, 1995)και ονομάστηκε «Γενική μέθοδος». Η μέθοδος αυτή στηρίζεται στη μελέτη των χαρακτηριστικών αυτοσυμπύκνωσης σε κονίαμα. Αφού εξαχθούν τα πρώτα συμπεράσματα και καθορισθούν οι αναλογίες των βασικών υλικών καθώς και του απαιτούμενου υπερρευστοποιητή, ξεκινούν δοκιμαστικές συνθέσεις κονιαμάτων. Η μέθοδος αυτή αποτελεί μέχρι σήμερα ένα αξιόπιστο εργαλείο για το σχεδιασμό μειγμάτων ΑΣΣ. Βασικό της μειονέκτημα είναι η 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 1

αποκλειστική χρήση τσιμέντου Πόρτλαντ καθώς και η απουσία πρόβλεψης χρήσης λεπτόκοκκων υλικών. Επίσης δεν γίνεται καμία αναφορά στην επίτευξη συγκεκριμένης κατηγορίας αντοχής. Νέες μεθοδολογίες παρουσιάστηκαν στη συνέχεια (Hwang, C.L. et al, 1994, Peterson et al, 1996, Domone and Chai, 1997, Ouchi M. et al, 1997, Ouchi M. et al, 1998, Pelova G. Et al, 1998, Domone P. et al. 1999, Edamatsu Y., et al, 1999, F. de Larrard, 1999), πολλές από αυτές στηριζόμενες στη γενική μέθοδο και στη διεξαγωγή αρχικών δοκιμαστικών συνθέσεων σε κονιάματα. Παρά τα γενικά ικανοποιητικά αποτελέσματα όμως οι περισσότερες χαρακτηρίζονται από συγκεκριμένους περιορισμούς στην εφαρμογή τους, (όπως τη χρήση ειδικού προγράμματος ηλετρονικού υπολογιστή, την απουσία πρόβλεψης για χρήση ιπτάμενων τεφρών ή πυριτικής παιπάλης, τη χρήση συγκεκριμένων σταθερών που έχουν προκύψει μετά από πειράματα σε αδρανή υλικά συγκεκριμένης χώρας, τη χρήση μεγάλων ποσοτήτων τσιμέντου) ενώ αρκετές είναι ιδιαίτερα δύσχρηστες (Shaak et al, 2001). Όλες οι ανωτέρω μέθοδοι έχουν επιβεβαιωθεί στην πράξη οδηγώντας στην παρασκευή μειγμάτων με ιδιαίτερα υψηλές αντοχές (άνω των 40-50 MPa στις 28 ημέρες), γεγονός που από μόνο του δεν αφήνει περιθώρια για οποιαδήποτε σκέψη χρήσης τους στην ελληνική αγορά. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μία βελτιωμένη έκδοση της «γενικής μεθόδου» σχεδιασμού του αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος, η οποία βασίζεται στην κατ αρχήν μελέτη των ιδιοτήτων αυτοσυμπύκνωσης σε κονιάματα. Η βελτιωμένη μέθοδος επιτρέπει τον κατ αρχήν σχεδιασμό μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος χωρίς περιορισμούς στη χρήση του τσιμέντου, των λεπτών υλικών ή των ποζολανικών προσμείκτων. Παράλληλα αποτελεί και ένα αξιόπιστο εργαλείο ελέγχου της ποιότητας του μείγματος στο εργοστάσιο παρασκευής σκυροδέματος, κατάλληλο και για τον έλεγχο της διακύμανσης της υγρασίας ή /και της κοκκομετρίας διαφορετικών παρτίδων αδρανών υλικών. Η συγκεκριμένη μέθοδος χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για την παρασκευή δεκατεσσάρων διαφορετικών μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενων σκυροδεμάτων διαφορετικών κατηγοριών αντοχής. 2. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ Ο προσδιορισμός και η σύνθεση αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος με βάση τη νέα μεθοδολογία σχεδιασμού φαίνεται, στην απλουστευμένη μορφή της, στο διάγραμμα του Σχήματος 1: Σχήμα 1: Βασικά στάδια σχεδιασμού μείγματος ΑΣΣ. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 2

Η μεθοδολογία που προτείνεται στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται αναλυτικότερα στη συνέχεια. ΒΗΜΑ 1 ο : Υπολογισμός του β ρ Όπως φαίνεται από το Σχ. 1 θα πρέπει να οριστούν οι ρεολογικές ιδιότητες του προς σχεδιασμό μείγματος. Αυτό αφορά στα παρακάτω: Είδος του τσιμέντου (τύπος, αντοχή, προέλευση) Είδος λεπτών υλικών που θα χρησιμοποιηθούν (φίλλερ, πυριτική παιπάλη κλπ) Εύρεση βρ Εφόσον προσδιοριστούν οι δύο πρώτες παράμετροι, ξεκινά η διαδικασία υπολογισμού της τιμής του βρ. Η τελευταία ορίζεται ως ο λόγος των όγκων Vw/Vp (Water/Powder), για τον οποίο κατά την εκτέλεση της δοκιμής του κώνου εξάπλωσης (Σχήμα 2) θα παρατηρείται μηδενική εξάπλωση. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού παρασκευάζονται μείγματα τσιμεντοπολτού με διαφορετικές αναλογίες Vw/Vp. Πιο συγκεκριμένα λαμβάνεται ισάριθμες φορές τιμή βρ ίση με 1,1, 1,2, 1,3 και 1,4 και εκτελούνται τα αντίστοιχα μείγματα τσιμεντοπολτού. Για κάθε μείγμα τσιμεντοπολτού εκτελείται η δοκιμή του κώνου εξάπλωσης, όπου μετρώντας τις διαμέτρους d 1, d 2 υπολογίζεται ο συντελεστής Γp/m. Όπου: Γp/m=(d/d0) 2-1 d =1/2 x (d1+d2) Σχήμα 2 Κώνος εξάπλωσης κονιαμάτων. Η γραφική παράσταση η οποία προκύπτει από τα τέσσερα ζεύγη τιμών (Γp/m, W/P), όπου οι τιμές W/P θεωρούνται ως τετμημένες έχει τη γενική μορφή που δίδεται στο Σχήμα 3. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 3

Σχήμα 3: Γραφική παράσταση για την εύρεση β ρ Το σημείο τομής της μέσης ευθείας με τον κατακόρυφο άξονα αντιστοιχεί στην τιμή β ρ για την οποία παρατηρείται μηδενική εξάπλωση κατά την εκτέλεση της δοκιμής του κώνου εξάπλωσης. Η τιμή του β ρ εξαρτάται μόνο από το σύνολο των λεπτών υλικών που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν. Για το σκοπό αυτό επιβάλλεται ο επαναπροσδιορισμός της σε περίπτωση αλλαγής του τύπου του τσιμένου ή/και προσθήκης διαφορετικών λεπτόκοκκων υλικών (π.χ. φίλλερ ή πυριτική παιπάλη). Ορισμοί Λεπτά Υλικά (Powder) Υλικά τα οποία περνούν από το κόσκινο των 0,125 mm. (συμπεριλαμβάνεται το αντίστοιχο κλάσμα των λεπτών υλικών της άμμου, η ποσότητα φίλλερ, η πυριτική παιπάλη κλπ). Πάστα (Paste) Το άθροισμα του τσιμέντου, των λεπτών υλικών, του νερού και του αέρα. Κονίαμα (Mortar) Το άθροισμα της πάστας και των αδρανών, ο μέγιστος κόκκος των οποίων είναι μικρότερος των 4 mm. Vw, p w Ο όγκος του νερού και ειδικό βάρος νερού αντίστοιχα. Vp, p p Ο όγκος των λεπτών υλικών και ειδικό βάρος λεπτών υλικών αντίστοιχα. Vs, p s Ο όγκος της άμμου και ειδικό βάρος άμμου αντίστοιχα. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 4

ΒΗΜΑ 2 ο : Υπολογισμός συστατικών κονιάματος. Μετά την εύρεση του β ρ θα υπολογιστούν οι βέλτιστες αναλογίες των υλικών που απαιτούνται για αυτοσυμπύκνωση. Η κατ όγκο αναλογία των συστατικών του σκυροδέματος φαίνεται στο Σχήμα 4. Ο υπολογισμός των αναλογιών πραγματοποιείται πρώτα σε κονίαμα. Για το σκοπό αυτό θεωρούμε την αρχική ποσότητα αέρα ίση με 2%, ενώ ο όγκος των χονρόκοκκων αδρανών (γαρμπίλι), σύμφωνα με την παρούσα μέθοδο, θεωρείται ίσος με 30% του συνολικού όγκου του σκυροδέματος. Σχήμα. 4: Ενδεικτική ογκομετρική αναλογία υλικών για παρασκευή σκυροδέματος Η πρωτοτυπία της μεθόδου σε αυτό το σημείο έγκειται στο γεγονός ότι όλη η διαδικασία ξεκινά από το σκυρόδεμα που βρίσκεται ήδη σε παραγωγή. Το βασικό πλεονέκτημα που προσδίδει αυτό στη μέθοδο είναι ότι καθίσταται πλέον δυνατή η παρασκευή αυτοσυμπυκνούμενων σκυροδεμάτων συγκεκριμένων αντοχών. Για παράδειγμα γνωρίζοντας τη σύνθεση ενός σκυροδέματος C 30/37 είναι ταυτόχρονα γνωστή και η περιεκτικότητα του σε τσιμέντο. Στο σχήμα 4 φαίνεται η ενδεικτική αναλογία των υλικών που συνθέτουν το κονίαμα. Είναι σαφές λοιπόν ότι διατηρώντας σταθερή την περιεκτικότητα σε τσιμέντο επιτυγχάνεται η επιθυμητή αντοχή και από το σημείο αυτό και πέρα ξεκινούν οι αλλαγές στις αναλογίες των υπολοίπων υλικών του κονιάματος καθώς και η προσθήκη της απαιτούμενης ποσότητας ρευστοποιητή, ώστε να επιτευχθεί συμμόρφωση με τα κριτήρια αυτοσυμπύκνωσης. Τα κριτήρια αυτοσυμπύκνωσης όσον αφορά το κονίαμα είναι: i. Η δοκιμή του κώνου εξάπλωσης ii. Η δοκιμή του V-Funnel 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 5

Για την δοκιμή του κώνου εξάπλωσης που εικονίζεται στο σχήμα 2, το παρακευαθέν κονίαμα θα πρέπει να παρουσιάζει εξάπλωση, μετά τη εκτέλεση της δοκιμής, μέσης διαμέτρου μεταξύ 24-26 cm. Για τη δοκιμή του V-Funnel που εικονίζεται στο σχήμα 5, το παρακευαθέν κονίαμα θα πρέπει, μετά την πλήρωση της συσκευής με αυτό, να την εκκενώσει σε χρόνο μεταξύ 7-11 sec. Σχήμα 5: Κώνος V-Funnel για κονιάματα. Προτείνεται η πραγματοποίηση επαναληπτικών δοκιμών για διαφορετικές τιμές [α(vw/vp) Vs], όπου α = διορθωτικός συντελεστής, Vm/Vp = β p, Vs = αναλογία του όγκου της άμμου στον όγκο του κονιάματος (Σχήμα 4). Στην περίπτωση που τα παραπάνω κριτήρια δεν ικανοποιούνται, τότε ο συγκεκριμένος συνδυασμός υλικών που χρησιμοποιήθηκε θεωρείται ανεπαρκής (δεν επιτυγχάνεται αυτοσυμπύκνωση). Η εναλλακτική λύση είναι αρχικά η αλλαγή στην ποσότητα του ρευστοποιητή, και αν αυτή δεν ευδοκιμήσει, τότε συνιστάται η αλλαγή του ρευστοποιητή, η αλλαγή του τύπου του τσιμέντου ή τέλος η αλλαγή των αδρανών υλικών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μέθοδος λαμβάνει υπόψιν την περιεκτικότητα του μείγματος σε ποζολανικά και άλλα λεπτά υλικά, πέραν του filler της άμμου, προκειμένου να βελτιωθούν οι ρεολογικές ιδιότητες του μείγματος. ΒΗΜΑ 3 ο : Υπολογισμός αναλογιών σκυροδέματος. Στο βήμα αυτό επιτυγχάνεται με χρήση της μεθόδου, η αρχική παρασκευή μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος συγκεκριμένων κατηγοριών αντοχής. Με βάση τα στοιχεία που προέκυψαν από τα δοκιμαστικά μείγματα των κονιαμάτων προχωρά η παρασκευή αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος. Είναι δηλαδή γνωστός ο συνδυασμός των αναλογιών όσον αφορά το τσιμέντο, νερό και άμμο καθώς η περιεκτικότητα του μείγματος σε γαρμπίλι θεωρείται σταθερή και ίση με 800 kg/m 3. Η ποσότητα του ρευστοποιητή που απαιτείται για αυτοσυμπύκνωση στο σκυρόδεμα, σε σχέση με την αντίστοιχη του κονιάματος, είναι περίπου διπλάσια. Μετά από τις μέχρι τώρα παρασκευές κονιαμάτων και τις ισάριθμες μεταβάσεις σε 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 6

σκυροδέματα, η ποσότητα του ρευστοποιητή στο σκυρόδεμα (ρ σκ ) προκύπτει από την ποσότητα του ρευστοποιητή στο κονίαμα (ρ κ ) από τον ακόλουθο τύπο: p = p x( 2 ± 0,3) σχ σκ Τέλος για τον έλεγχο των ρεολογικών ιδιοτήτων των νωπών μειγμάτων για σκυροδέματα, θα χρησιμοποιηθούν: Ο κώνος εξάπλωσης Η συσκευή L- Box Η συσκευή V-Funnel Η συσκευή J- Ring με τους περιορισμούς που αναφέρονται στον Ευρωπαϊκό Κανονισμό Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος (European Guidelines for Self-Compacting Concrete, 2005). Τα ρεολογικά χαρακτηριστικά των νωπών μειγμάτων (μέτρο εξάπλωσης, ικανότητα διείσδυσης μεταξύ των οπλισμών, αντίσταση στον διαχωρισμό αδρανών) μετρώνται και καταγράφονται σε κάθε περίπτωση. 3. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΥΡΕΣΗ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ C 30/37 3.1Υπολογισμός τιμής β ρ Η διαδικασία ξεκινά με τον υπολογισμό των αναλογιών τσιμέντου και νερού για Vw/Vp=1,1 Vm = 1,1 Vp V w +V p = 500 (η επιλογή της παρασκευής μείγματος όγκου 500 ml είναι αυθαίρετη) V p = V z (στο συγκεκριμένο παράδειγμα χρησιμοποιώ μόνο τσιμέντο). Αν ρ z = 3.1 και ρ w = 1,0, προκύπτει ότι G z = 738.094g και G w = 261.9g Εφόσον ολοκληρωθεί η παρασκευή του τσιμεντοπολτού με τις συγκεκριμένες αναλογίες τσιμέντου και νερού, εκτελείται η δοκιμή του κώνου εξάπλωσης όπου και μετρώνται οι διάμετροι d 1 και d 2. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα μετρήθηκαν d 1 =12,9cm και d 2 =12,2cm. Στη συνέχεια υπολογίζεται ο συντελεστής Γ p/m. 12,55 Γ p/ m= 1 0,57 10 = 2 Η ίδια ακριβώς διαδικασία ακολουθείται τρεις ακόμη φορές, για Vw/Vp=1,2, 1,3, 1,4 ώστε να υπολογιστούν και οι αντίστοιχοι συντελεστές Γρ/m, και να προκύψει η ακόλουθη γραφική παράσταση. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 7

Αναλογία Vw/Vp 1,45 1,4 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 y = 0,1067x + 1,0757 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Τιμή Γp/m Σχήμα 6: Υπολογισθείσα τιμή β p για τα λεπτά υλικά του παραδείγματος.. Θέτοντας στην εξίσωση της μέσης ευθείας που προέκυψε από τα ζεύγη τιμών x=0, προκύπτει η τιμή του βρ που ζητείται. Στη συγκεκριμένη περίπτωση προκύπτει βρ=1,075. 3.2: Υπολογισμός αναλογιών κονιάματος. Γνωρίζοντας πλέον την τιμή του βρ για το συγκεκριμένο τσιμέντο, θα υπολογιστούν οι βέλτιστες αναλογίες των υπολοίπων υλικών του κονιάματος, έτσι ώστε να ικανοποιούνται τα κριτήρια αυτοσυμπύκνωσης. Στους παρακάτω υπολογισμούς έχουν γίνει οι εξής παραδοχές: Ο όγκος του κονιάματος που θα παρασκευαστεί είναι ίσος με 1700 cm 3 Ο όγκος της άμμου αποτελεί το 53% του όγκου του κονιάματος Ο λόγος Vw/Vp ισούται με το 1,2 της τιμής βρ η οποία έχει υπολογιστεί από το βήμα 1. Είναι λοιπόν: Vw = 1,2xβ Vw = 1,2 x1,075xvp = 1,29xVp Vp p Vs = 0,53x1700=901 cm 3 Gs p = Gs = 2,64x799 = 219, 36g s Vs Vp +Vw = 901 Vp+1,29Vp=901 Vp=393,45cm 3 Επειδή δεν έχω λεπτά υλικά, ο όγκος του τσιμέντου ισούται με τον όγκο της πάστας: Vp = Vz = 393,45 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 8

Και τελικά Gz=1219,17g, Vw=507.55cm 3 και Gw = 507.55g. Λαμβάνουμε υπ όψιν και την απορροφητικότητα της άμμου: w = 2%x2109,36 = 42,18g. Επομένως η συνολική ποσότητα του νερού μείξης θα είναι: Gw+w = 507,55+42,18 Gwολ=549,30g. Στο συγκεκριμένο κονίαμα μετά από δοκιμές διαπιστώθηκε ότι η ενδεδειγμένη ποσότητα του συγκεκριμένου ρευστοποιητή που απαιτείται για αυτοσυμπύκνωση είναι 1,81% επί του βάρους του τσιμέντου, ποσότητα που αντιστοιχεί σε 19,6 gr. Μετά την παρασκευή του κονιάματος εκτελέστηκαν οι δοκιμές του κώνου εξάπλωσης και της συσκευής V-Funnel, οι οποίες έδωσαν εντός ορίων αποτελέσματα. Τέλος πραγματοποιήθηκε επιτυχής μετάβαση σε σκυρόδεμα με αναλογίες βασισμένες σε αυτές του κονιάματος. 4. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΩΝ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΩΝ ΜΕ ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Η βελτιωμένη μέθοδος που παρουσιάστηκε παραπάνω, εφαρμόστηκε με επιτυχία για την παρασκευή 14 μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενων σκυροδεμάτων με υλικά του ελληνικού χώρου. Οι αναλογίες αυτών των σκυροδεμάτων, καθώς και οι θλιπτικές αντοχές που ανέπτυξαν στην ηλικία των 28 ημερών παρουσιάζονται κατωτέρω και συγκρίνονται με τις αντίστοιχες ιδιότητες συμβατικών σκυροδεμάτων. Πίνακας 1. Αναλογίες μείξεως συμβατικών σκυροδεμάτων. C25/30 C30/37 C35/45 Τσιμέντο 350 430 430 (IIΑ/Μ42.5N) Πυριτική -- -- 21.5 παιπάλη Φίλλερ --- -- --- Ασβ. Άμμος πυρι. 280 530 406 (φυς.) Άμμος ασβ. 610 (2) 385 565 Γαρμπίλι 840 760 795 Νερό 200 200 195 Ν/Υδρ. υλικ 0,57 0,47 0,43 Υπερ/τής 0.79% 0.68% 1.3% Κάθιση 20 cm 20 cm 18 cm f c,28 (Mpa) 36.20 44.90 58.00 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 9

Πίνακας 2: Αναλογίες μείξεως αυτοσυμπυκνούμενων σκυροδεμάτων. MIX 1 MIX 2 MIX 3 MIX 4 ΜΙΧ 5 MIX 6 ΜΙΧ 10 ΜΙΧ 11 Τσιμέντο (IIΑ/Μ42.5N) 337 347 (I42.5N) 426 426 (ΘΕΣ) 345 (Π) 424 372 (ΘΕΣ) 353 Πυριτική παιπάλη --- --- --- 21.3 --- 19,83 --- CKD 202 Φίλλερ 240 242 153 --- 245 ----- --- --- Ασβ. Άμμος πυρι. ----- ---- --- 1075 -- ---- 1167 ---- Άμμος ασβ. 782 782 740 --- 755 1069 ---- 805 Γαρμπίλι 800 800 800 800 800 800 800 800 Νερό 185 180 225 187 222 186 186 204 Ν/Υδρ. υλικ 0,55 0,52 0,50 0,44 0,64 0,42 0,50 0,58 Υπερ/τής 1.23% 1,04% 1.2% 3,2% 1,15% 1,76% 3.6% 1.25% Εξάπλωση 71 74 75 78 74 74 75 60 (cm) L-Box 0.96 0.79 0.88 0,87 0,88 0,81 0.95 0.8 (H2/H1) V-funnel 4.35 6.00 4.00 6,5 4 7,84 8.2 5 (sec) J-ring (cm) ---- --- 71 75 64 62 68 50 f c,28 (Mpa) 40.13 37.65 42.80 52.79 29.06 50.30 36.53 26.8 C25/30 C25/30 C30/37 C35/45 C16/20 C35/45 C25/30 C16/20 Πίνακας 2 (συνέχεια) MIX 12 MIX 13 ΜΙΧ 14 ΜΙΧ15 SC30/37 SC35/45 Τσιμέντο (ΙΙΑ/Μ42.5Ν) 391 331 (Π) 373 373 353 (ΘΕΣ) 432 (ΘΕΣ) Πυριτική 19.5 --- 74.5 74.5 --- --- παιπάλη (ΚΤΠ) (ΙΤΠ) Φίλλερ 141 236 ---- --- 144 120 Ασβ. Άμμος ---- ---- ----- --- 897.6 808 πυριτκή Άμμος ασβ. 830 767 1014 1014 --- --- Γαρμπίλι 800 800 800 800 800 800 Νερό 210 200 196 198 185 201 Ν/Υδρ. υλικ 0,53 0,60 0.56 0.57 0,52 0,46 Υπερ/τής 1.36% 1.3%% 2.8% 3.1% 1.85% 1.88% Εξάπλωση 68 76 70 65 70 79 (cm) L-Box 0.80 0..82 0,86 0,92 0.82 0.95 (H2/H1) V-funnel 4.1 5.5 18 10 8.3 7.3 (sec) J-ring (cm) 63 67 -- --- 65 71 f c,28 (Mpa) 39.30 32.00 59.50 53,00 47.30 52.90 C25/30 C20/25 C35/45 C35/45 C30/37 C35/45 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 10

Τα μείγματα ΑΣΣ παρασκευάστηκαν με συνδυασμούς διαφορετικών τσιμέντων, αδρανών υλικών, λεπτόκοκκων υλικών, πυριτικής παιπάλης, ιπτάμενων τεφρών και φαρίνας ηλεκτροφίλτρων. Σε όλες τις περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκε η τροποποιημένη μέθοδος η οποία οδήγησε στο σχεδιασμό του κατάλληλου μείγματος με συνδυασμό των επιθυμητών υλικών σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Από τον πίνακα 2 φαίνεται επίσης ότι μείγματα ΑΣΣ που παρασκευάζονται με την ίδια ποσότητα τσιμέντου και υδατοτσιμεντοσυντελεστή με τα συμβατικά σκυροδέματα, ανήκουν στην ίδια κατηγορία αντοχής με τα τελευταία. Μάλιστα, σύμφωνα με έρευνες που βρίσκονται σε εξέλιξη στο Εργαστήριο Δομικών Υλικών του ΔΠΘ, όταν η ποσότητα του τσιμέντου και του νερού των ΑΣΣ παραμένει σταθερή σε σχέση με αυτή των συμβατικών μειγμάτων, τα ΑΣΣ παρουσιάζουν αυξημένες τιμές μηχανικών ιδιοτήτων και βελτιωμένα χαρακτηριστικά ανθεκτικότητας στο χρόνο λόγω της πληρέστερης συμπύκνωσης η οποία επιτυγχάνεται. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ. Η βελτιωμένη μέθοδος σχεδιασμού μειγμάτων αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Δομικών Υλικών του ΔΠΘ αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο που επιτρέπει το σχεδιασμό μειγμάτων διαφορετικών κατηγοριών αντοχής. Έχει δοκιμασθεί με επιτυχία για το σχεδιασμό μειγμάτων ΑΣΣ διαφορετικών κατηγοριών αντοχής στην παρασκευή των οποίων χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικά τσιμέντα και αδρανή υλικά του Ελλαδικού χώρου. Σε αντίθεση με άλλες αναπτυχθείσες μεθόδους είναι απλή στη χρήση της, επιτρέπει τον συνυπολογισμό στο σχεδιασμό του μείγματος διαφορετικών λεπτών υλικών πέραν του τσιμέντου, ενώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν μέθοδος ποιοτικού ελέγχου προκειμένου να ελεγχθεί η διακύμανση της ποιότητας των πρώτων υλών (αδρανών υλικών, τσιμέντου και λεπτών προσθέτων). ΑΝΑΦΟΡΕΣ: BIBM, CEMBUREAU, EFCA, EFNARC, ERMCO (2005): European Guidelines for Self- Compacting Concrete: Specification, Production and Use, May 2005, downloadable from www.efnarc.org Domone P., Chai H. and Jin J (1999): Oprimum mix proportioning of self-compacting concrete, Proceedings of International Conference on Innovation in Concrete Structures: Design and Construction, Dundee, September 1999, Thomas Telford; London, pp. 277-285. Domone P. and Chai H. (1997): Testing of binders for High-Performance Concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 27 (8), 1997, pp. 141-147. Edamatsu Y., Nishida N, and Ouchi M. (1999): A rational mix-desigh method for self-compacting concrete considering interaction between coarse aggregate and mortar particles. Proceedings of the 1 st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, Stockholm, Sweden, September 1999, pp. 309-320. F. de Larrard (1999): Concrete mixture proportioning-a scientific approach, in S. Midness, A. Bentur (EDs), Modern Concrete Technology Series No 7, E&FN SPON, London, 1999, p. 421. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 11

Hwang, C.L., Lee S.L., Lin F.Y. and Liu J.C. (1994): Densified mix design algorithm and early properties of HPC, Journal of China s Intitute of Civl and Hydraulic Engineering 8, Vol. 2, 1994, pp. 217-219. Japanese Ready-Mixed Association, (1998): Manual of Producing High Fluidity (Self-compacting) Concrete, Japanese Ready-Mixed Concrete Association, Tokyo, 1998. Okamura H. and Ozawa K. (1995): Mix design for self-compacting concrete, Concrete Library of JSCE, 25, 1995, pp.107-120. Ouchi M., Hibino M., Okamura H. (1997) : Effect of superplasticizer on self compactibility of fresh concrete. Transportation research record, pp 37-40. Ouchi M, Hibino M., Ozawa K and Okamura H. (1998): A rational mix-design method for mortar in self-compacting concrete. Proceedings of the Sixth South-East Asia Pacific Conference of Structural Engineering and Construction, Taipei, Taiwan, 1998, pp 1307-1312. Pelova G., Takada K. and Walraven J.(1998): Aspects of the Development of Self-Compacting Concrete in the Netherlands, applying the Japanese mix design system. Fracture Mechanics and Physics of Construction Materials and Structures; Andreikiv OY, Luchko JJ, editors. 3 rd edition. The National Academy of Sciences of Ukraine, Kamaniar, 1998. Petersson O., Billberg P., and Van B.K. (1996): A model for self-compacting concrete, Proceedings of the RILEM International Conference on Production Methods and Workability of Fresh Concrete, Paisley, June 1996, ed. Bartos PJM, Marrs DJ, E&FN SPON, London, pp.484-492. Saak W.A, Jennings H.M. ans Shah S.P. ( 2001): New methodology for designing Self-Compacting Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 98, No 6, 2001, pp. 429-439. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 2006 12