ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΝΕΡΟΥ ΕΚΠΛΥΣΗΣ OXHMATΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΚΟΝΙΑΜΑΤΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΤΣΙΜΕΝΤΟ

ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΝΕΡΟΥ ΕΚΠΛΥΣΗΣ OXHMATΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΚΟΝΙΑΜΑΤΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΤΣΙΜΕΝΤΟ Μ. Ζερβάκη, Σ. Τσίµας Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χηµείας, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Ε.Μ.Π., Ηρώων Πολυτεχνείου 9, 157 80 Αθήνα Χ. Λεπτοκαρίδης Εργαστήριο Τεχνολογίας Σκυροδέµατος, Α.Ε. Τσιµέντων Τιτάν, ιεύθυνση Έρευνας & Ποιότητας, Εργοστάσιο Καµαρίου, 19200, Ελευσίνα ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εξακρίβωση των δυνατοτήτων επαναχρησιµοποίησης του νερού έκπλυσης που προκύπτει στις µονάδες παραγωγής έτοιµου σκυροδέµατος. Τα χηµικά χαρακτηριστικά του νερού αυτού δηµιουργούν προβλήµατα στην απόθεσή του καθώς το ph του νερού έκπλυσης είναι συνήθως 12-12.5 ενώ διεθνείς περιβαλλοντικοί κανονισµοί χαρακτηρίζουν τα υγρά µε υψηλό ph (πάνω από 11.5) ως επικίνδυνα για απόρριψη. Επιπροσθέτως, το νερό όταν εξέρχεται από το εσωτερικό του οχήµατος ανάµειξης σκυροδέµατος εµφανίζει πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε ανοργάνα στερεά διαλελυµένα και αιωρούµενα., της τάξης των 10,000-15,000 mg/l. Μολονότι, το ευρωπαϊκό και αµερικανικό πρότυπο επιτρέπουν την χρήση αυτού του νερού στην παραγωγή νέου σκυροδέµατος, ο ελληνικός κανονισµός (ΕΛΟΤ 345) θέτει πολύ αυστηρά όρια όσον αφορά στα φυσικοχηµικά χαρακτηριστικά του νερού ανάµειξης. Η συγκεκριµένη µελέτη εστιάζεται στην επεξεργασία που οι µονάδες έτοιµου σκυροδέµατος αναγκάζονται να εφαρµόζουν στο νερό έκπλυσης µελετώντας τρία βασικά χαρακτηριστικά του και τον τρόπο που αυτά επιδρούν στις ιδιότητες νωπού και σκληρυµένου σκυροδέµατος, επικεντρώνοντας σε δοκιµές σε τσιµεντοκονιάµατα. Τα αποτελέσµατα οδηγούν στο αρχικό συµπέρασµα ότι το νερό έκπλυσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως έχει για την παρασκευή νέου σκυροδέµατος εµφανίζοντας άριστες ιδιότητες, ενώ η επεξεργασία του µπορεί να σηµειώσει βελτίωση σε κάποια χαρακτηριστικά των κονιαµάτων. Κρίνεται εποµένως απαραίτητη η τροποποίηση του ισχύοντος κανονισµού ώστε να µπορεί να προσαρµοσθεί στα σύγχρονα δεδοµένα και να προωθεί την αειφόρο ανάπτυξη των µονάδων παραγωγής έτοιµου σκυροδέµατος. Λέξεις κλειδιά: Νερό έκπλυσης οχηµάτων σκυροδέµατος, ph, χλωριόντα, ολικά στερεά, αντοχές, εργασιµότητα, χρόνοι πήξης ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το νερό έκπλυσης οχηµάτων µεταφοράς νωπού σκυροδέµατος προκύπτει όταν το όχηµα που επιστρέφει στην µονάδα, αφού παραδώσει µια παρτίδα έτοιµου σκυροδέµατος, αδειάζει την περίσσεια ποσότητα που µετέφερε και στην συνέχεια καθαρίζεται µε φρέσκο νερό. Το νερό αυτό εξέρχεται από το όχηµα µε ιδιαίτερα χηµικά χαρακτηριστικά και στην συνέχεια συνήθως φυλάσσεται σε µία δεξαµενή καθίζησης. Η διαδικασία αυτή οδηγεί σε κατανάλωση περίπου 1500 L νερού ανά όχηµα ηµερησίως -µε την προϋπόθεση ότι το όχηµα θα καθαριστεί µόνο µια φορά την ηµέρα- ενώ για την παραγωγή 9 m 3 έτοιµου σκυροδέµατος - µία συνήθης ποσότητα παράδοσης νωπού σκυροδέµατος- είναι απαραίτητα περίπου 1600 L νερού ανάµειξης. Προκύπτει λοιπόν εύκολα το συµπέρασµα ότι µε επαναχρησιµοποίηση του νερού των επιστροφών ως νερό ανάµειξης για την παραγωγή νέου έτοιµου σκυροδέµατος η κατανάλωση νερού της µονάδας θα µειωνόταν στο µισό. Το γεγονός αυτό ορίζει την

ανακύκλωση του νερού µία λύση µε οικονοµικό και περιβαλλοντικό όφελος ειδικά δεδοµένου ότι το νερό είναι ένα από τα τρία βασικά συστατικά του σκυροδέµατος. [1, 2, 3] Τα χηµικά χαρακτηριστικά του νερού είναι συνυφασµένα µε τον τρόπο που προκύπτει το νερό έκπλυσης. Έτσι, καθώς το νερό χρησιµοποιείται για να ξεπλύνει ένα ιδιαιτέρως αλκαλικό µείγµα, το σκυρόδεµα, αποκτά και ένα αισθητά υψηλό ph, περίπου 12-12.5. Σηµειώνεται εδώ ότι υγρά µε ph πάνω από 11.5 θεωρούνται επικίνδυνα για απόθεση [1]. Επίσης, αφού το σκυρόδεµα αποτελείται από υλικά µεγάλου κοκκοµετρικού εύρους (από χαλίκι έως και παιπάλη), στο νερό εµπεριέχονται όλα τα διαλυτά και αδιάλυτα σωµατίδια που δεν αποµακρύνθηκαν από το εσωτερικό του οχήµατος µε το πρώτο άδειασµα των επιστροφών. Τα σωµατίδια αυτά διαφοροποιούνται ανάλογα µε την ποιότητα του τσιµέντου που χρησιµοποιήθηκε για την παρασκευή του σκυροδέµατος αλλά κυρίως επηρεάζονται από την φύση των αδρανών που αποτελούσαν το σκυρόδεµα. Στην Ελλάδα χρησιµοποιούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου ασβεστολιθικά αδρανή λατοµείου και έτσι στο νερό έκπλυσης αναµένεται να υπάρχουν πολύ λεπτά κλάσµατα CaCO 3 και υπολείµµατα τσιµεντόπαστας. Όταν το νερό εξέρχεται απευθείας από το εσωτερικό του οχήµατος µεταφοράς σκυροδέµατος περιέχει περίπου 10,000-15,000 mg/l ανόργανων στερεών τα οποία καθιζάνουν πολύ εύκολα και σχηµατίζουν στον πυθµένα της δεξαµενής κάθισης µία λάσπη, µε χηµικά χαρακτηριστικά όµοια µε αυτά που περιγράφηκαν παραπάνω, η οποία στην βιοµηχανική πρακτική ονοµάζεται λούµη. [2, 3] Το αµερικανικό (ASTM C1602/C1602M [4]) και τα ευρωπαϊκά (EN 1008 [5] και ISO 12439 [6]) πρότυπα επιτρέπουν την χρήση αυτού του νερού ως νερό ανάµειξης σκυροδέµατος αφού δεν θέτουν άνω όριο στο ph του νερού και ο περιορισµός για τα ανόργανα στερεά είναι 50,000 mg/l για το ASTM ενώ τα EN και ISO δεν θέτουν περιορισµό αρκεί να συνυπολογίζονται τα στερεά του νερού στον σχεδιασµό του σκυροδέµατος µε µια απλή µέτρηση πυκνότητας. Το σηµαντικότερο ίσως είναι πως και τα τρία πρότυπα (καθώς και άλλα εθνικά πρότυπα όπως το βρετανικό και το αυστραλιανό) συστήνουν το νερό έκπλυσης που προκύπτει από τις µονάδες έτοιµου σκυροδέµατος ως ξεχωριστή οµάδα νερού που επιτρέπεται να χρησιµοποιηθεί για παραγωγή σκυροδέµατος. Ο ελληνικός κανονισµός (ΕΛΟΤ 345 [7]) είναι ο µόνος που προϋποθέτει άνω όριο του ph (<9 για προεντεταµένο σκυρόδεµα) ενώ θέτει διαφορετικά όρια για την συγκέντρωση σε ανόργανα στερεά ανάλογα µε τον τύπο του σκυροδέµατος µε το πολύ χαµηλό όριο των 800 mg/l για προεντεταµένο σκυρόδεµα, το όριο των 3,000 mg/l για το οπλισµένο και των 15,000 mg/l για το άοπλο και το οπλισµένο σκυρόδεµα υπό προϋποθέσεις Το γεγονός αυτό υποχρεώνει τις µονάδες παραγωγής έτοιµου σκυροδέµατος να εξουδετερώνουν το νερό και να του αποµακρύνουν τα στερεά πριν το επαναχρησιµοποιήσουν στην παραγωγή. Σε προηγούµενη στατιστική µελέτη που έγινε από τους συγγραφείς της παρούσας εργασίας [8] βρέθηκε ότι το 94.4% των ευρωπαϊκών µονάδων έτοιµου σκυροδέµατος, που ανακυκλώνουν το νερό έκπλυσης, το χρησιµοποιούν ως έχει στην παραγωγή ενώ το 100% των ελληνικών µονάδων επεξεργάζονται το νερό πριν την επαναχρησιµοποίηση του. Επίσης µόνο το 11.1% των ευρωπαϊκών µονάδων χρησιµοποιούν το νερό έκπλυσης σε άλλες εφαρµογές (πλύσιµο, πότισµα κλπ.) σε αντίθεση µε τις ελληνικές όπου το 97.1% υιοθετεί αυτήν την πρακτική πιθανόν λόγω της πρότερης εξουδετέρωσης του νερού. Κάτι τέτοιο όµως θα πρέπει να γίνεται µε µεγάλη προσοχή καθώς υπάρχει κίνδυνος να αποτεθεί πολύ αλκαλικό ή πολύ όξινο νερό στο περιβάλλον λόγω λάθους χειρισµού. Η συγκεκριµένη µελέτη εστιάζει στην επεξεργασία του νερού έκπλυσης µελετώντας τρία βασικά χαρακτηριστικά του και τον τρόπο που αυτά επιδρούν στις ιδιότητες νωπού και

σκληρυµένου τσιµεντοκονιάµατος. Τα τρία αυτά χαρακτηριστικά είναι το ph, η συγκέντρωση σε ολικά στερεά και η συγκέντρωση σε χλωριόντα καθόσον, κατά κανόνα, οι µονάδες σκυροδέµατος χρησιµοποιούν HCl aq για την εξουδετέρωση του νερού. Αφού συλλέχθηκε επαρκής ποσότητα νερού έκπλυσης από µεγάλη µονάδα έτοιµου σκυροδέµατος της Αττικής, τα διάφορα δείγµατα επεξεργάστηκαν µε ξεχωριστό τρόπο ώστε να διαφέρουν στα χαρακτηριστικά τους και χρησιµοποιήθηκαν για την παρασκευή κονιαµάτων. Τα προκύπτοντα κονιάµατα εξετάστηκαν ως προς τις µηχανικές τους αντοχές και την αντίστασή τους στη διείσδυση χλωριόντων καθώς και την εργασιµότητα και τους χρόνους πήξης τους. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Υλικά και Επεξεργασία Τα υλικά που χρησιµοποιήθηκαν για να παρασκευαστούν τα τσιµεντοκονιάµατα ήταν τσιµέντο CEM I 42.5, OPC, πρότυπη πυριτική άµµος και θραυστή ασβεστολιθική άµµος, ανάλογα µε την δοκιµή που πραγµατοποιήθηκε στο κονίαµα. Το νερό ανάµειξης ήταν νερό έκπλυσης οχηµάτων µε διάφορους τρόπους επεξεργασίας καθώς και νερό βρύσης που χρησιµοποιήθηκε ως νερό αναφοράς. Η επεξεργασία του νερού ακολούθησε την λογική των µονάδων έτοιµου σκυροδέµατος. Στην µονάδα το νερό αφήνεται σε ηρεµία ώστε να γίνει καθίζηση των στερεών και αφού αυτά αποµακρυνθούν γίνεται εξουδετέρωση µε υδροχλωρικό οξύ (HCl aq ) έως το ph 7. Είναι γνωστό ότι η αύξηση της συγκέντρωσης των χλωριόντων σε ένα άοπλο τσιµεντικό µείγµα µπορεί να υπάρξει ευεργετική καθώς τα χλωριόντα µπορούν να λειτουργήσουν ως επιταχυντές, εµφανίζοντας έτσι καλύτερες πρώιµες αντοχές [9]. Για τον λόγο αυτό, εκτός από προσθήκη HCl aq, έγινε σε κάποια δείγµατα νερού προσθήκη CaCl 2 ώστε να εξακριβωθεί ποια βελτίωση των ιδιοτήτων των τσιµεντοκονιαµάτων οφείλεται στην αύξηση των χλωριόντων και ποια στην µείωση του ph. Οι τιµές ph που επιδιώχτηκαν ήταν 12.5, 10, 7 και 5 ώστε να φανεί σταδιακά η επιρροή του στις ιδιότητες των τσιµεντοκονιαµάτων ενώ η αποµάκρυνση των στερεών έγινε µε διήθηση. Τα χαρακτηριστικά, η ακριβής επεξεργασία και η κωδικοποιήση των δειγµάτων νερού παρουσιάζονται στον πίνακα 1. Πίνακας 1. Κωδικοποίηση και επεξεργασία δειγµάτων νερού είγµα Ολικά στερεά Συγκέντρωση ph νερού (mg/l) Cl - (mg/l) Επεξεργασία 0.0 <500 7.5 ~50 Φρέσκο νερό 1.1 ~12000 12.5 ~50-1.2 ~14000 10 ~2000 Προσθήκη HCl 1.3 ~14500 7 ~2500 Προσθήκη HCl 1.4 ~15000 5 ~3000 Προσθήκη HCl 3.1 <500 12.5 ~50 ιήθηση 3.2 <500 10 ~2000 ιήθηση / Προσθήκη HCl 3.3 <500 7 ~2500 ιήθηση / Προσθήκη HCl 3.4 <500 5 ~3000 ιήθηση / Προσθήκη HCl 6.1 ~12000 12.5 ~50-6.2 ~14000 12.5 ~2000 Προσθήκη CaCl 2 6.3 ~14500 12.5 ~2500 Προσθήκη CaCl 2 6.4 ~15000 12.5 ~3000 Προσθήκη CaCl 2 7.1 <500 12.5 ~50 ιήθηση 7.2 <500 12.5 ~2000 ιήθηση / Προσθήκη CaCl 2 7.3 <500 12.5 ~2500 ιήθηση / Προσθήκη CaCl 2 7.4 <500 12.5 ~3000 ιήθηση / Προσθήκη CaCl 2

Μέθοδοι και συνθέσεις Για την µελέτη των θλιπτικών και καµπτικών αντοχών κατά το ΕΝ 1015-11 [10] παρασκευάστηκαν κονιάµατα σε πρισµατικές µήτρες 4 cm x 4 cm x 16 cm και ακολούθησαν την σύνθεση: 540 g CEM I 42.5, 1156.5 g θραυστή ασβεστολιθική άµµος, και 270 g νερού. Πριν την χύτευση του νωπού κονιάµατος στην µήτρα πραγµατοποιήθηκε δοκιµή εργασιµότητας µε µέτρηση εξάπλωσης σε τράπεζα εξάπλωσης κάτα το ΕΝ 1015-3 [11]. Οι παραπάνω δοκιµές πραγµατοποιήθηκαν και για τα 17 δείγµατα νερού. Για να µελετηθεί η αντίσταση των τσιµεντοκονιαµάτων σε διείσδυση ιόντων χλωρίου παρασκευάστηκαν κυλινδρικά δοκίµια διαµέτρου 100 mm και ύψους 200 mm µε 900 g CEM I 42.5, 2700 g πρότυπη πυριτική άµµο και 450 g νερό. Τα δοκίµια, µετά την παραµονή τους για 56 µέρες στο νερό, κόπηκαν σε κοµµάτια ύψους 50 mm και υποβλήθηκαν στην ταχεία δοκιµή διείσδυσης χλωριόντων κατά το ASTM 1202 [12]. Επιπλέον παρασκευάστηκαν πάστες τσιµέντου µε OPC και αφού µετρήθηκε η απαίτησή τους σε νερό για τα διάφορα δείγµατα νερού, µετρήθηκαν οι χρόνοι αρχής και τέλους πήξης µε την συσκευή Vicat κατά το ΕΝ 196-3 [13]. Οι δοκιµές αντίστασης σε διείσδυση χλωριόντων και χρόνων πήξης πραγµατοποιήθηκαν για 7 δείγµατα νερού. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Μηχανικές ιδιότητες Τα αποτελέσµατα της εργασιµότητας και των αντοχών των τσιµεντοκονιαµάτων που παρασκευάστηκαν µε τα 17 δείγµατα νερού που περιγράφηκαν παραπάνω συνοψίζονται στον πίνακα 2 ενώ σχηµατικά φαίνεται η επιρροή του ph και των χλωριόντων του νερού ανάµειξης στις θλιπτικές αντοχές στα σχήµατα 1 και 2. είγµα νερού Εξάπλωση (cm) Πίνακας 2. Μηχανικές ιδιότητες τσιµεντοκονιαµάτων Καµπτική 2 µέρες 7 µέρες 28 µέρες Θλιπτική Καµπτική Θλιπτική Καµπτική Θλιπτική 0.0 16.7 5.71 34.75 6.61 43.75 8.52 52.85 1.1 16.0 6.07 39.15 7.02 45.90 6.23 53.75 1.2 15.9 6.83 39.45 7.06 47.50 6.43 57.15 1.3 15.7 6.05 40.05 6.38 49.30 8.04 57.75 1.4 15.8 5.87 39.35 6.56 48.9 6.97 57.05 3.1 16.5 5.72 36.00 7.22 44.65 6.97 53.05 3.2 16.4 5.62 37.95 6.28 48.05 6.57 57.60 3.3 16.2 5.73 41.70 7.00 47.15 7.15 57.40 3.4 16.2 5.86 39.7 6.86 43.65 7.00 49.55 6.1 16.0 5.88 38.45 5.91 46.35 8.34 53.00 6.2 15.5 6.57 40.60 6.54 49.80 8.37 52.70 6.3 15.2 5.82 40.30 7.15 47.95 8.18 53.00 6.4 15.0 5.30 38.25 6.53 45.00 8.92 53.35 7.1 17.0 6.73 36.85 7.74 47.50 7.07 54.15 7.2 17.0 5.52 38.40 7.00 47.30 7.39 55.50 7.3 16.3 6.83 41.05 6.56 46.25 6.60 60.60 7.4 16.3 5.96 38.50 6.42 43.70 7.51 54.50

Σχήµα 1. Επιρροή του ph του νερού στις θλιπτικές αντοχές των τσιµεντοκονιαµάτων Σχήµα 2. Επιρροή των χλωριόντων του νερού στις θλιπτικές αντοχές των τσιµεντοκονιαµάτων Αρχικά παρατηρείται ότι στην πλειοψηφία τους τα δείγµατα, επεξεργασµένου και µη, νερού έκπλυσης σηµειώνουν καλύτερα αποτελέσµατα σε σύγκριση µε το φρέσκο νερό. Συγκεκριµένα, τα δοκίµια παρασκευασµένα µε δείγµατα ανεπεξέργαστου νερού έκπλυσης (1.1 και 6.1) εµφανίζουν καλύτερες θλιπτικές αντοχές σε όλες τις ηλικίες από το δοκίµιο αναφοράς. Αντίστοιχα, το διηθηµένο νερό έκπλυσης (3.1 και 7.1) παρουσιάζει και αυτό βελτιωµένη απόδοση σε σχέση µε το νερό αναφοράς. Το γεγονός αυτό αποτελεί µια πρώτη ένδειξη ότι το υψηλό ph των δειγµάτων αυτών δεν επηρεάζει αρνητικά τις θλιπτικές αντοχές, ένα συµπέρασµα που επιβεβαιώνεται και στο σχήµα 1 όπου στην περιοχή του ph 12.5 φαίνεται να εµφανίζονται και τα µέγιστα των θλιπτικών αντοχών όλων των ηλικιών. Όσο εξελίσσεται η εξουδετέρωση και τελικά οξύνιση των δειγµάτων νερού αυξάνεται και η περιεκτικότητά τους σε χλωριόντα. είγµατα νερού µε µικρή και µέση προσθήκη χλωριόντων (δηλ. δείγµατα µε κατάληξη.2 και.3) εµφανίζουν, ως επί των πλείστων, ακόµα µεγαλύτερη βελτίωση των αντοχών γεγονός που οφείλεται στην επιταχυντική δράση των χλωριόντων στο τσιµέντο και το σκυρόδεµα όπως έχει αναφερθεί [9]. Το ότι η αύξηση αυτή των αντοχών εµφανίζεται είτε η προσθήκη χλωριόντων έχει γίνει µε ταυτόχρονη µείωση του ph (προσθήκη HCl aq ) είτε όχι (προσθήκη CaCl 2 ) ενισχύει την παρατήρηση ότι η βελτίωση έχει

προέλθει από την δράση των ιόντων χλωρίου και όχι από την εξουδετέρωση του νερού. Όταν γίνεται υψηλή προσθήκη χλωριόντων (δείγµατα νερού µε κατάληξη.4) παρατηρείται µικρή πτώση της απόδοσης των κονιαµάτων. Κάτι τέτοιο επιδεικνύει την ύπαρξη ενός µέγιστου στην ευεργετική δράση της προσθήκης χλωριόντων. Τα παραπάνω εµφανίζονται ξεκάθαρα στο σχήµα 2 όπου απεικονίζεται εµφανώς η βελτίωση των αντοχών µε την προσθήκη χλωριόντων η οποία υποχωρεί όταν αυτά ξεπεράσουν περίπου τα 2,500 ppm συγκέντρωσης στο νερό ανάµειξης. Οι περιορισµοί όλων των προτύπων νερού ανάµειξης [4, 5, 6, 7] που αφορούν δοκιµές στις θλιπτικές αντοχές δοκιµιών σκυροδέµατος προτείνουν την ίδια προϋπόθεση τα δοκίµια που παρασκευάστηκαν µε το υπό εξέταση νερό να φτάσουν τουλάχιστον το 90% των θλιπτικών αντοχών του δοκιµίου αναφοράς. Είναι προφανές ότι σε κάθε περίπτωση το νερό έκπλυσης καλύπτει αυτήν την προϋπόθεση. Όσον αφορά την εργασιµότητα των νωπών κονιαµάτων, οι συνθέσεις µε νερό έκπλυσης παρουσιάζουν ελαφρά τροποποιηµένες τιµές σε σχέση µε την σύνθεση µε νερό αναφοράς. Το φαινόµενο αυτό οφείλεται στην αυξηµένη περιεκτικότητα των στερεών στα δείγµατα νερού έκπλυσης, ακόµα και στα διηθηµένα, τα οποία και αυξήνονται µε την προσθήκη χλωριόντων. Παρόλα αυτά η µέγιστη πτώση εξάπλωσης που συναντάται είναι 1.7 cm, η οποία θεωρείται αρκετά µικρή και µπορεί να διορθωθεί µε χρήση υπερρευστοποιητή. Αντίσταση στη διείσδυση χλωριόντων Κατά την ταχεία δοκιµή αντίστασης στη διείσδυση χλωριόντων το δοκίµιο κονιάµατος (100 mm διάµετρος και 50 mm πάχος) τοποθετείται σε ένα κελί που περιέχει δοχεία υγρού και στις δύο πλευρές του. Το ένα δοχείο περιέχει διάλυµµα 3% NaCl και το άλλο διάλυµµα 0.3N NaOH. Εφαρµόζεται διαφορά δυναµικού 60V στο κελί µε το αρνητικό άκρο συνδεδεµένο µε το διάλυµµα NaCl και το θετικό µε το NaOH, προκαλώντας έτσι τα αρνητικά ιόντα χλωρίου να µεταναστεύουν προς το θετικό άκρο. Με βάση το ηλεκτρικό ρεύµα που διαπερνά το δοκίµιο υπολογίζεται η αντίσταση του δοκιµίου στην διείσδυση χλωριόντων. Τα δείγµατα νερού που χρησιµοποιήθηκαν στην δοκιµή αυτή ήταν αυτά µε καθόλου ή µέση προσθήκη χλωριόντων καθώς και το νερό αναφοράς. Τα αποτελέσµατα σε µορφή ηλεκτρικού φορτίου σε Coulomb που διαπέρασε το δοκίµιο σε σχέση µε την συγκέντρωση των χλωριόντων στο νερό ανάµειξης του κονιάµατος απεικονίζονται στο σχήµα 3. Σχήµα 3. Αποτελέσµατα δοκιµής αντίστασης τσιµεντοκονιαµάτων στη διείσδυση χλωριόντων

Η δοκιµή αυτή είναι σχεδιασµένη για συνθέσεις σκυροδέµατος και όταν εφαρµόζεται σε κονιάµατα, που διαπερνώνται πολύ ευκολότερα από ηλεκτρικό ρεύµα λόγω περισσότερης τσιµεντόπαστας, ο κίνδυνος διείσδυσης χλωριόντων φαίνεται αρκετά υψηλότερος. Γενικά θεωρείται ότι όταν διαπερνούν το δοκίµιο <100 C υπάρχει αµελητέος κίνδυνος διείσδυσης, 100-1000 C πολύ χαµηλός κίνδυνος, 1000-2000 C χαµηλός, 2000-4000 C µέσος και >4000 C υψηλός κίνδυνος. Τα αποτελέσµατα ξεκάθαρα δείχνουν πως τα δοκίµια που παρασκευάστηκαν µε νερό όπου δεν πραγµατοποιήθηκε προσθήκη χλωριόντων εµφανίζουν µέσο κίνδυνο διείσδυσης για την συγκεκριµένη σύνθεση (αποτέλεσµα γενικά αποδεκτό για σύνθεση κονιάµατος). Αντίθετα, το ηλεκτρικό φορτίο που διαπέρασε τα δοκίµια µε νερό ανάµειξης που είχε γίνει µέση προσθήκη χλωριόντων αυξάνεται σχεδόν γραµµικά µε την προσθήκη αυτών στο νερό. Αυτό δείχνει πως, παρά την καλύτερη απόδοση των κονιαµάτων αυτών όσον αφορά την, υπάρχει σοβαρός κίνδυνος διάβρωσης οπλισµού αν το επεξεργασµένο αυτό νερό χρησιµοποιηθεί για κατασκευή οπλισµένου σκυροδέµατος. Παρά την πλήρη ωρίµανση των δοκιµίων µετά από 56 µέρες στο νερό, είναι προφανές ότι το χλώριο που προστέθηκε παραµένει σε διαλυτή µορφή ιόντων και όχι δεσµευµένο σε κάποια ορυκτολογική φάση µέσα στην πάστα, διευκολύνοντας έτσι την διέλευση ηλεκτρικού ρεύµατος. Χρόνοι Πήξης Πραγµατοποιήθηκε έλεγχος των χρόνων πήξης παστών τσιµέντου παρασκευασµένων µε τα ίδια δείγµατα νερού που εξετάστηκαν για την αντίσταση των δοκιµίων σε διείσδυση χλωριόντων (0.0, 1.1, 1.3, 3.1, 3.3, 6.3 και 7.3) αφού µετρήθηκε πρότερα η απαίτηση του τσιµέντου στο κάθε νερό. Η απαίτηση σε νερό του δείγµατος αναφοράς ήταν 28.1 ml απιονισµένου νερού για 100 g τσιµέντου OPC, ενώ για τα υπόλοιπα δείγµατα νερού έκπλυσης κυµάνθηκε από 28-28.4 ml/100 g. Αναµενόµενο ήταν να υπάρχει µεγαλύτερη απαίτηση σε νερό για τα δείγµατα νερού µε ιδιαιτέρως µεγαλύτερη περιεκτικότητα σε στερεά (1.3 και 6.3) όπου παρουσίασαν τιµές 28.4 ml/100 g, διαφορά, όµως, που θα µπορούσε να χαρακτηριστεί αµελητέα. Οι χρόνοι αρχής και τέλους πήξης θεωρείται ότι επηρεάζονται πρωτίστως από την περιεκτικότητα του νερού σε χλωριόντα παρά από το ph και την περιεκτικότητά του σε στερεά. Για τον λόγο αυτό παρασκευάστηκαν τέσσερα επιπλέον δείγµατα νερού από απιονισµένο νερό και προσθήκη CaCl 2 σε αυτό σε περιεκτικότητες 2, 4, 10 και 20 g/l ώστε να εξεταστούν και αυτά µε σκοπό να φτιαχτεί µια καµπύλη επιρροής των χλωριόντων στους χρόνους πήξης. Ο τρόπος µε τον οποίο τα δείγµατα νερού έκπλυσης αποκλίνουν από την καµπύλη δείχνει πώς επηρεάζουν οι άλλες ιδιότητες του νερού στην πήξη της τσιµεντόπαστας. Τα αποτελέσµατα φαίνονται στο σχήµα 4. Είναι εµφανές ότι οι χρόνοι πήξης και κυρίως ο χρόνος τέλους πήξης διαφοροποιούνται από την καµπύλη που κατασκευάστηκε για να συνδέσει την συγκέντρωση χλωριόντων µε την πήξη της τσιµεντόπαστας. Οι διαφορές αυτές όµως δεν συνδέονται ξεκάθαρα µε κάποιο άλλο από τα χαρακτηριστικά του νερού (ph και περιεκτικότητα σε στερεά) καθώς κάποια δείγµατα µε ph 12.5 µπορεί να έχουν θετική απόκλιση από την καµπύλη και άλλα αρνητική. Σε κάθε περίπτωση, όµως οι διαφορές είναι πολύ µικρές και µπορούν να χαρακτηριστούν αµελητέες. Αξίζει να σηµειωθεί ότι ο ΕΛΟΤ [7] δεν προβλέπει κανέναν περιορισµό για τους χρόνους πήξης των παστών τσιµέντου για το υπό εξέταση νερό ενώ, το ΕΝ [5] θέτει ότι ο χρόνος αρχής πήξης πρέπει να είναι πάνω από 60 min και ο χρόνος τέλους πήξης κάτω από 12 h καθώς και να µην υπάρχει διαφορά στους χρόνους σε σχέση µε το νερό αναφοράς πάνω από 25%. Είναι ξεκάθαρο ότι στην περίπτωση του νερού έκπλυσης ύπο οποιαδήποτε επεξεργασία

οι περιορισµοί αυτοί καλύπτονται καθώς η µεγαλύτερη απόκλιση που παρατηρήθηκε από το νερό αναφοράς ήταν 11.1%. Σχήµα 4. Αποτελέσµατα χρόνων πήξης σε σχέση µε την συγκέντρωση Cl - στο νερό ανάµειξης ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα βασικά συµπεράσµατα της παρούσας εργασίας συνοψίζονται παρακάτω: Οι ελληνικές µονάδες έτοιµου σκυροδέµατος αναγκάζονται να επαναχρησιµοποιούν το νερό έκπλυσης οχηµάτων σκυροδέµατος στην παραγωγή µόνο µετά από επεξεργασία. Η επεξεργασία αυτή περιλαµβάνει αποµάκρυνση των στερεών και εξουδετέρωση (συνήθως µε HCl aq ). Όλα τα δείγµατα νερού καλύπτουν την προϋπόθεση του να φτάνουν το 90% των θλιπτικών αντοχών στις ηλικίες των 2, 7 και 28 ηµερών του δοκιµίου αναφοράς (παρασκευασµένο µε νερό βρύσης). Τα δοκίµια τσιµεντοκονιάµατος παρασκευασµένα µε δείγµατα ανεπεξέργαστου νερού έκπλυσης εµφανίζουν καλύτερες θλιπτικές αντοχές σε όλες τις ηλικίες από το δοκίµιο αναφοράς. Το γεγονός αυτό οδηγεί στο συµπέρασµα ότι το υψηλό ph και η υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά δεν επηρεάζουν αρνητικά τις θλιπτικές αντοχές. Με την προσθήκη HCl aq σηµειώνεται βελτίωση των αντοχών η οποία όµως έχει προέλθει από την δράση των ιόντων χλωρίου και όχι από την εξουδετέρωση του νερού. Υπάρχει παρόλα αυτά ένα µέγιστο στην ευεργετική δράση της προσθήκης χλωριόντων, περίπου 2,500 ppm Cl -. Η περιεκτικότητα αυτή είναι υποπενταπλάσια από αυτήν που επιτρεπόταν όταν το CaCl 2 χρησιµοποιούταν ως επιταχυντής, καθώς στόχος ήταν η γρήγορη ανάπτυξη αντοχών και όχι η επίτευξη συνθέσεων υψηλής απόδοσης. Οι συνθέσεις µε νερό έκπλυσης παρουσιάζουν ελαφρώς χειρότερη εργασιµότητα από την σύνθεση µε νερό αναφοράς, ένα πρόβληµα που µπορεί να αντιµετωπιστεί µε προσθήκη υπερρευστοποιητή.

Η υψηλότερη απόδοση των κονιαµάτων παρασκευασµένων µε δείγµατα νερού που περιέχουν χλωριόντα όσον αφορά στις θλιπτικές αντοχές επισκιάζεται από το γεγονός ότι τα δοκίµια αυτά εµφανίζουν υψηλό κίνδυνο διείσδυσης χλωριόντων. Η χρήση νερού έκπλυσης επηρεάζει ελάχιστα την απαίτηση σε νερό και τους χρόνους αρχής και τέλους πήξης. Το νερό έκπλυσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί άφοβα ως νερό ανάµειξης σκυροδέµατος χωρίς επεξεργασία ή αραίωση. Η επεξεργασία µε HCl aq είναι µια µη απαραίτητη διαδικασία µε σηµαντικό κόστος και δυνητικά εµπεριέχει κινδύνους όταν χρησιµοποιείται σε οπλισµένο σκυρόδεµα σε περίπτωση λάθος χειρισµού. Η χρήση ανεπεξέργαστου νερού έκπλυσης οχηµάτων µεταφοράς σκυροδέµατος στην παραγωγή νέου σκυροδέµατος µπορεί να προσφέρει σηµαντικά οικονοµικά και οικολογικά οφέλη στις µονάδες έτοιµου σκυροδέµατος και έτσι κρίνεται απαραίτητη η τροποποίηση του ισχύοντος προτύπου. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Paolini M. and Khurana R., Admixtures for recycling of waste concrete, Cem Concr Comp. 20: 221-229 (1998). [2] Tsimas S., Zervaki M., Reuse of waste water from ready-mixed concrete plants, Management of Environmental Quality: An International Journal, volume 22 issue 1, Special Issue: 5th Dubrovnik Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, pp.7-17 (2011) [3] Zervaki M., Leptokaridis C., Tsimas S., Reuse of by-products from ready-mixed concrete plants for the production of cement mortars, 6 th Dubrovnik Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, Dubrovnik, Croatia, September 25-29, 2011 [4] ASTM C 1602/C 1602M, Standard Specification for Mixing Water Used in the Production of Hydraulic Cement Concrete, American Society for Testing and Materials, 2006 [5] EN 1008, Mixing water for concrete Specification for sampling, testing and assessing the suitability of water, including water recovered from processes in the concrete industry, as mixing water for concrete, European Committee for Standardization (CEN), Brussels, 2002 [6] ISO 12439, Mixing Water for Concrete, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2010 [7] ΕΛΟΤ 345, Το Ύδωρ Αναµίξεως και Συντηρήσεως Σκυροδέµατος, Ελληνικός Οργανισµός Τυποποιήσεως (ΕΛΟΤ), Αθήνα, 1979 [8] Zervaki M., Mappouridou M., Leptokaridis C., Tsimas S., Concrete sludge water recycling: An essential practice for the sustainability of a ready mix concrete plant, Third International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering, Vienna, Austria, October 3-6, 2012 [9] A. M. Neville, Properties of Concrete, 4th ed., Longman, London, England, 1999 [10] EN 1015-11, Methods of test for mortar for masonry Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar, European Committee for Standardization (CEN), Brussels, 1999

[11] EN 1015-3, Methods of test for mortar for masonry Part 3: Determination of consistence of fresh mortar (by flow table), European Committee for Standardization (CEN), Brussels, 1999 [12] ASTM C1202, Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete s Ability to Resist Chloride Ion Penetration, American Society for Testing and Materials, 2012 [13] EN 196-3, Methods of testing cement. Determination of setting time and soundness, European Committee for Standardization (CEN), Brussels, 1995