ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ 1. Θεωρητικό μέρος 2. Έλεγχος ποιότητας αδρανών υλικών 3. Αδρανή στο σκυρόδεμα 4. Αδρανή στο ασφαλτοσκυρόδεμα 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Τα αδρανή είναι υλικά,τα οποία προέρχονται κυρίως από τη φυσική αποσάθρωση ή την τεχνητή θραύση των πετρωμάτων. Αποτελούνται από συμπαγείς κόκκους του ίδιου ή διαφορετικού μεγέθους. Τα πετρώματα, από τα οποία προέρχονται τα θραυστά αδρανή για την παρασκευή του σκυροδέματος, πρέπει να παρουσιάζουν ανθεκτικότητα και σταθερότητα στο χρόνο και η συμβατική αντοχή τους πρέπει να είναι μεταξύ 45 65 ΜΡα. Τα αδρανή υλικά, τα οποία προέρχονται από τα πετρώματα, διακρίνονται σε: Συλλεκτά είναι τα αδρανή που δημιουργούνται από τη φυσική αποσάθρωση των πετρωμάτων. Τα αδρανή αυτά προέρχονται συνήθως από πετρώματα μειωμένης αντοχής και με τη μορφή χαλικιών και άμμου συλλέγονται στις όχθες των λιμνών και των ποταμών, καθώς και στις παραθαλάσσιες περιοχές. Τα θραυστά αδρανή λαμβάνονται από τη θραύση των πετρωμάτων με τεχνητό τρόπο. Μια ποσότητα λαμβάνεται από τα λιθοσυντρίμματα, όπως ονομάζονται τα μεγάλα κομμάτια που προέρχονται από τη φυσική αποσάθρωση των πετρωμάτων με διάμετρο μεγαλύτερη από 63 mm. Τα λιθοσυντρίμματα ρίχνονται σε τριβεία άμμου και αφού κοσκινιστούν με τη σειρά των πρότυπων κοσκίνων λαμβάνεται η άμμος δόμησης, η οποία είναι προφανώς μειωμένης αντοχής. Τα θραυστά υλικά, όμως, λαμβάνονται συνήθως από τα πετρώματα που κόβονται στα λατομεία με τη βοήθεια σπαστήρων. Τα κομμάτια ρίχνονται σε τριβεία άμμου και σε θραυστήρες πετρωμάτων και λαμβάνονται οι διάφορες κατηγορίες αδρανών από την πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια θραύση. H άμμος των συλλεκτών αδρανών, όπως και αυτή που προέρχεται από την πρωτοβάθμια θραύση, ονομάζεται άμμος δόμησης και χρησιμοποιείται στην παρασκευή επιχρισμάτων και στη δόμηση λιθοδομών και οπτόπλινθων. Η άμμος της δευτεροβάθμιας θραύσης χρησιμοποιείται στην παρασκευή κονιαμάτων γύψου, ασβέστου και τσιμέντου, όπως και τεχνητών λίθων. Τα χονδρόκοκκα συλλεκτά αδρανή, όπως και το γαρμπίλι και τα σκύρα της πρωτοβάθμιας θραύσης, χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κρασπέδων και στην υποδομή για την κατασκευή δρόμων. Το γαρμπίλι και τα σκύρα της δευτεροβάθμιας θραύσης 1
χρησιμοποιούνται στην παρασκευή σκυροδεμάτων και στην κατασκευή οδοστρωμάτων. Τα αδρανή υλικά, ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων τους, διακρίνονται σε άμμο, γαρμπίλι και σκύρα. Το αδρανές υλικό, το οποίο περιλαμβάνει κόκκους όλων των μεγεθών ονομάζεται αμμοχάλικο. Στον παρακάτω πίνακα δίνεται αναλυτικά η κατάταξη των αδρανών υλικών ανάλογα το μέγεθος των κόκκων τους. Υλικό Όρια κόκκων σε mm Συμβολισμός Παιπάλη 0 0,1 Π Άμμος λεπτή 0 1 0/1 Άμμος μέση 0 3 0/3 Άμμος χονδρή 0 7 0/7 Γαρμπίλι λεπτό 5 10 5/10 Γαρμπίλι χονδρό 5 15 5/15 Χαλίκι λεπτό 7 30 7/30 Χαλίκι μέσο 7 50 7/50 Χαλίκι χονδρό 7 70 7/70 Αμμοχάλικα 0/30 0 30 0/30 Αμμοχάλικα0/50 0 50 0/50 Αμμοχάλικα0/70 0-70 0/70 2. ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Οι ιδιότητες που εξετάζονται και η έκταση του ελέγχου εξαρτώνται από το είδος του έργου για το οποίο προορίζεται το κάθε υλικό. α. Εργαστηριακός έλεγχος Πραγματοποιείται στο Εργαστήριο με αυστηρά επιστημονικές μεθόδους και με όσα προβλέπουν οι κανονισμοί. β. Εργοταξιακός έλεγχος Πραγματοποιείται στον τόπο χρήσης του υλικού, συνήθως με πρόχειρα μέσα και σε υλικά που προορίζονται για έργα μικρής σπουδαιότητας. Σε όλες τις περιπτώσεις εργαστηριακών ή εργοταξιακών ελέγχων, η δειγματοληψία θα πρέπει να γίνεται σύμφωνα με όσα ορίζουν οι πρότυπες προδιαγραφές. Συνήθως ακολουθείται η διαδικασία του τεταρτομερισμού. Η ποσότητα που απαιτείται για κάθε είδος είναι: Άμμος: 10 Kg Σκύρα ή χαλίκια: 20 Kg Αμμοχάλικο: 20 Kg 2
Η καταλληλότητα των αδρανών υλικών προκειμένου να χρησιμοποιηθούν στα δομικά έργα, εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες: Μηχανική αντοχή Ανθεκτικότητα σε φθορά από τριβή και κρούση. Ανθεκτικότητα σε αποσάθρωση από νερό, παγετό κλπ. Μορφή των κόκκων. Περιεκτικότητα σε επιβλαβείς προσμίξεις (οργανικές και ανόργανες ουσίες). 3. ΑΔΡΑΝΗ ΣΤΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Η κύρια χρήση των αδρανών είναι στην παραγωγή σκυροδέματος. Αυτά, λόγω γωνιώδους και ακανόνιστου σχήματος συνδέονται μεταξύ τους και συγκρατούνται στο σκυρόδεμα με τη βοήθεια της τσιμεντοπολτού (μείγμα τσιμέντου + νερού). Όμως, επειδή το τσιμέντο είναι πολύ ακριβό ως υλικό (μεγάλο κόστος παραγωγής), η περιεχόμενη ποσότητά του στο σκυρόδεμα πρέπει να ελαχιστοποιείται υπό την προϋπόθεση βέβαια της διατήρησης της αντοχής του. Το 70-80% του σκυροδέματος αποτελείται από αδρανή, γεγονός που συμβάλλει στο να διατηρείται χαμηλό το κόστος του σκυροδέματος, επειδή τα αδρανή είναι σχετικώς φθηνά υλικά, τόσο ως πρώτη ύλη όσο και ως διαδικασία παραγωγής. Δρουν δηλαδή ως πληρωτικά για το σκυρόδεμα. Αυτό δεν είναι το μοναδικό πλεονέκτημα από τη χρήση αδρανών. Τα αδρανή, εκτός των άλλων, προσφέρουν αξιόλογα πλεονεκτήματα και από τεχνικής άποψης στο σκυρόδεμα. Επηρεάζουν θετικά τη στατική συμπεριφορά των κατασκευών από σκυρόδεμα, εξασφαλίζουν μεγάλη σταθερότητα όγκου και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των κατασκευών σε σχέση με την περίπτωση χρήσης μόνο τσιμεντοκονιάματος. Τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά (προδιαγραφές αντοχής και χρήσης) του σκυροδέματος καθορίζουν τα φυσικομηχανικά χαρακτηριστικά των αδρανών που πρέπει να χρησιμοποιηθούν. Είναι γνωστό ότι, χαμηλής πυκνότητας αδρανή με μεγάλο πορώδες παράγουν ασθενές (χαμηλής αντοχής) σκυρόδεμα με μικρή αντίσταση σε φθορά, ενώ μεγάλης πυκνότητας και σκληρά αδρανή συμβάλλουν στην παραγωγή σκυροδέματος μεγάλης αντοχής (σε θλίψη και εκτριβή). Τα αδρανή του σκυροδέματος πρέπει να είναι καθαρά, χωρίς επιφανειακή σκόνη, άργιλο και οργανικές ύλες (συνήθως πλυμένα), σκληρά και μεγάλης αντοχής. Τα αδρανή που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή σκυροδέματος έχουν διάφορα μεγέθη και ακανόνιστο σχήμα. Κατατάσσονται σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθός τους ως εξής: Άμμος 8 mm ή 3/8 = -9.5 mm (100%) και -4 mm (95%), Γαρμπίλι (λεπτό ή χονδρό) 5-12,5 mm Σκύρα 12,5-38 mm ή ακόμη μεγαλύτερα. Το μέγιστο μέγεθος αδρανών που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές από σκυρόδεμα ποικίλει και εξαρτάται από την κατασκευή στην οποία θα χρησιμοποιηθούν. Σ ένα μίγμα τεμαχίων (σύνθεση διαφορετικών μεγεθών) 3
αδρανών σκυροδέματος, η κατανομή μεγέθους των τεμαχίων αναφέρεται ως διαβάθμιση (grading) και εξαρτάται από ιδιότητες που δεν έχουν άμεση σχέση με το μητρικό πέτρωμα, όπως: Μέγεθος και σχήμα τεμαχίων Επιφανειακή δομή (υφή) Απορροφητικότητα (πορώδες αδρανών) Κατάσταση κορεσμού των τεμαχίων Σε κάθε περίπτωση, για την παραγωγή σκυροδέματος υψηλών προδιαγραφών, απαιτούνται τουλάχιστον δύο στενές κοκκομετρικές ομάδες τεμαχίων (π.χ. λεπτομερή 5 mm ή άμμος και χονδρομερή 5 mm), (σχήμα 1) Σχήμα 1: Κοκκομετρικές διαβαθμίσεις αδρανών σκυροδέματος Χονδρομερή αδρανή (περιορισμοί επιλογής μεγέθους) Στην παραγωγή σκυροδέματος πρέπει να χρησιμοποιείται η χονδρομερέστερη κατά το δυνατόν σύνθεση αδρανών, που εξασφαλίζει τη μέγιστη αντοχή στο παραγόμενο σκυρόδεμα και την ανάγκη χρήσης της μικρότερης ποσότητας τσιμεντοπολτού με προφανή μείωση του κόστους του σκυροδέματος. Όμως, το μέγιστο μέγεθος αδρανών εξαρτάται από την «πηγή» των αδρανών, που επηρεάζει, μέσω της μεθόδου παραγωγής του, τόσο το σχήμα όσο και τη διαβάθμισή του. Επίσης, ο μέγιστος κόκκος αδρανούς δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1/3 της ελάχιστης διάστασης του δομικού στοιχείου που θα κατασκευαστεί και τα ¾ της απόστασης μεταξύ των διαδοχικών ράβδων σιδηροπλισμού του σκυροδέματος. Για δρόμους και πλάκες δαπέδου (επίπεδες επιφάνειες) από μη οπλισμένο σκυρόδεμα, ο μέγιστος κόκκος αδρανούς δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1/3 του πάχους της κατασκευής. 4
Λεπτομερή αδρανή Όπως προαναφέρθηκε, τα λεπτομερή αδρανή χρησιμοποιούνται για την πλήρωση των κενών μεταξύ των χονδρομερών αδρανών (coarse aggregates), με στόχο να αυξήσουν το εργάσιμο του μίγματος του σκυροδέματος και να ελαττώσουν τον όγκο των κενών που καλύπτεται από τον τσιμεντοπολτό, γεγονός πού έχει προφανώς θετικό οικονομικό αποτέλεσμα στο κόστος παραγωγής του σκυροδέματος. Η μεθοδολογία προσδιορισμού του συντελεστή ή δείκτη λεπτότητας λεπτομερών αδρανών δίνεται στο κεφάλαιο της κοκκομετρικής ανάλυσης. 4. ΑΔΡΑΝΗ ΣΤΟ ΑΣΦΑΛΤΟΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Ο ρόλος τους στο ασφαλτικό σκυρόδεμα είναι καταλυτικός. Μεταφέρουν τα φορτία στα υποκείμενα στρώματα με την ελάχιστη δυνατή συνδρομή του ασφαλτικού συνδετικού, ενώ προσδίδουν ειδικές ιδιότητες ανάλογα με τη χρήση και τις απαιτήσεις του σχεδιασμού. Η πιο κοινή περίπτωση ασφαλτικών σκυροδεμάτων είναι αυτά που παρασκευάζονται με την εν θερμώ ανάμιξη αδρανών υλικών και ασφαλτικού συνδετικού σε συγκροτήματα ανάμιξης. Τα αδρανή υλικά, αφού αναμιχθούν, διέρχονται από ξηραντήρα και ακολούθως, κοσκινίζονται για να διαχωριστούν σε κλάσματα ανάλογα με το μέγεθός τους και αποθηκεύονται σε ενδιάμεσα σιλό. Οι ποσότητες των αδρανών, οι οποίες απαιτούνται για κάθε μίγμα, ζυγίζονται και τροφοδοτούν τον αναμικτήρα του συγκροτήματος, όπου ανακατεύονται βίαια με ταυτόχρονο ψεκασμό του θερμού ασφαλτικού συνδετικού σύμφωνα με τους κανονισμούς. Ανάλογα με την χρήση, για την οποία προορίζονται, προδιαγράφονται επιτρεπτά όρια για τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητές τους (Πίνακες 1,2,3,4). Οι κρίσιμες παράμετροι, οι οποίες χαρακτηρίζουν ένα αδρανές υλικό για χρήση σε ασφαλτικό μίγμα είναι: η κοκκομετρική διαβάθμιση οι προσμίξεις η σαθρότητα του πετρώματος η απορροφητικότητα η χημική συγγένεια με το ασφαλτικό συνδετικό. Αναλυτικότερα: Ανάλογα με τη χρήση, το μίγμα των αδρανών θα πρέπει να έχει κάποια κοκκομετρική διαβάθμιση που θα του προσδώσει συγκεκριμένες ιδιότητες, σύμφωνα με τη μελέτη σύνθεσης. Τα αδρανή θα πρέπει να προσκομίζονται σε όσο το δυνατόν περισσότερες διαφορετικές διαβαθμίσεις μεγέθους. Τα αδρανή για ασφαλτικά σκυροδέματα θα πρέπει να προσκομίζονται σε δύο κλάσματα τουλάχιστον, για τις ασφαλτικές βάσεις, όταν δεν είναι,γενικά, ομοιόμορφα. Πρέπει να είναι απαλλαγμένα από επιβλαβείς αργιλικές και οργανικές προσμίξεις, επικαλύψεις των κόκκων, σβόλους και εύθρυπτα τεμάχια. Ειδικά οι αργιλικές προσμίξεις είναι ισχυρά υδρόφιλες, με τάση διόγκωσης. 5
Τα χονδρόκοκκα κλάσματα θα πρέπει να είναι απαλλαγμένα από αποσαθρωμένα τεμάχια και περιβλήματα. Μ αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται η αντοχή του ασφαλτοτάπητα στην απότριψη της επιφάνειάς του από τους τροχούς των οχημάτων και αποφεύγεται η αυλάκωση και αποδιοργάνωση του οδοστρώματος. Το πορώδες των υλικών πρέπει να είναι μικρό, ώστε να μην απορροφούν άσφαλτο εσωτερικά. Σε αντίθετη περίπτωση την άσφαλτο που θα απορροφήσουν θα την αποβάλουν αργότερα κατά τη λειτουργία του έργου και θα δημιουργήσουν λεία επιφάνεια στο οδόστρωμα. Πρέπει να παρουσιάζουν αυξημένη αντίσταση στην αφαίρεση της ασφαλτικής μεμβράνης, όπως ο ασβεστόλιθος, οι δολομίτες και οι πυριτικοί σχιστόλιθοι. Μη κατάλληλα αδρανή θεωρούνται ο χαλαζίας και μερικοί γρανίτες. ΠΙΝΑΚΑΣ 1: Δειγματοληψία Ποσότητα Συνήθης πρακτική Ελάχιστη συχνότητα ελέγχου 30 40kg α. Καθημερινά β. 3-5 ημέρες πριν την παραγωγή γ. Σε αλλαγή πηγής ή ποιότητας Προηγείται όλων των δοκιμών ΠΙΝΑΚΑΣ 2: Στοιχεία κοκκομετρίας Όρια υλικού (ΠΤΠ) Κοκκομετρία Κόσκινο Συνολικό (mm) Διερχόμενο (%) 63.500 100 38.100 35-70 19.100 0-15 2.380 0-5 0.075 0-3 Παιπάλη Μικρότερη του 3% προσδιοριζόμενη σε κόσκινο 0,075mm Συχνότητα ελέγχου (ΠΤΠ) 1. Καθημερινά για εσωτερικό έλεγχο από τα παραλαμβανόμενα φορτία και τα σιλό 2. Τουλάχιστον 3-5 μέρες νωρίτερα από την έναρξη της παραγωγής. 3. Όταν υπάρχει αλλαγή της πηγής ή της ποιότητας. 4.Χονδρόκοκκα αδρανή σε μεγάλους σωρούς απαιτούν συχνές κοκκομετρήσεις Όρια υλικού (ΕΛΟΤ ΕΝ 13043) Επιτρέπεται μίγμα 2 γειτονι κών διαβαθμίσεων. Το υλικό προσδιορίζεται με 2 χαρακτηρι στικές διαστά - σεις και με τις επιτρεπτές ανο χές ως προς το ολικό διερχόμε νο. Η παιπάλη προσδιορίζεται σε κόσκινο 0,063 mm. Συχνότητα ελέγχου (ΕΛΟΤ ΕΝ 13043) Κάθε εβδομάδα 6
ΠΙΝΑΚΑΣ 3: Φυσικά χαρακτηριστικά Δοκιμή Los Angeles με βάση τις ΠΤΠ 35% Δεν υπάρχει σαφές όριο επιτρεπτής διακύμανσης στα τμήματα του υλικού Συχνότητα ελέγχου (ΠΤΠ) α. Τουλάχιστον 3-5 μέρες νωρίτερα από την έναρξη της παραγωγής του ασφαλτικού σκυροδέματος. β. Όταν υπάρχει αλλαγή της πηγής ή της ποιότητας. Δοκιμή Los Angeles με βάση ΕΛΟΤ ΕΝ 13043 Προδιαγράφεται η κατηγορία. Είναι η δοκιμή αναφοράς για την αντοχή σε φθορά του αδρανούς. Κατη- LA Κατη-. LA γορία γορία LA15 15 LA30 30 LA20 20 LA40 4 LA25 25 LA50 50 Συχνότ ητα ελέγχου ΕΛΟΤ ΕΝ 13043 Κάθε χρόνο LA δηλωθείσα > 50 ΠΙΝΑΚΑΣ 4: Χημικά χαρακτηριστικά Όρια υλικού (ΠΤΠ) Κοκκώδεις ουσίες-οργανικά Πρέπει να είναι χωρίς αποσα θρωμένα τεμάχια, αργιλικές επικαλύψεις και σβώλους και γενικά περιβλήματα και προ - σμίξεις που επηρεάζουν την ευστάθεια και την αντοχή του ασφαλτικού σκυροδέματος. Πετρογραφικά χαρακτηρ/κά Δεν υπάρχουν συστάσεις Όρια υλικού ΕΛΟΤ ΕΝ 13043 Προσδιορίζεται όταν χρειαστεί. Κατηγορία Ιδιότητα C0,1 0,1 C0,5 0,5 Cδηλωθείσα > 0,5 Η εξέταση θα δείξει την πιθανή ύπαρξη ασθενών ή ισχυρά απορροφητικών κόκκων, επικίνδυνων για την ανθεκτικότητα σε ψύξη-απόψυξη. Σε αυτή την περίπτωση πρέπει να ελέγχονται τα σχετικά χαρα κτηριστικά του υλικού. Πρέπει να αποφεύ γονται: σχίστης, μίκα, φυλί της, κιμωλία, μάργα, σχιστόλι θος, πυρό- λιθος, μεταμορφωσιογενής πορόλιθος ή κόκκοι συσσωματωμένοι με άργιλο. Συχνότητα ελέγχου Κάθε χρόνο Κάθε 5 χρόνια 7
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Α. Γ. Κορωναίος, Γ. Ι. Πουλάκος Τεχνικά Υλικά, ΕΜΠ, Αθήνα, 2006 2. Α. Μπότη, Εργαστηριακοί Έλεγχοι Τεχνολογία Υλικών, ΟΕΔΒ, Αθήνα 1991 3. Γ. Καλκάνη, Ι. Χατήρη, Χ. Σταθουλόπουλου, Εργαστήριο των δομικών υλικών, Δεύτερη έκδοση, Εκδόσεις ΙΩΝ 4. Δ. Πατσαβούδη, Τεχνολογία Δομικών Υλικών, ΟΕΔΒ, Αθήνα 1997. 5. Α. Τριανταφύλλου, Δομικά Υλικά, Πάτρα 2005, 7 η Έκδοση. 6. Πρότυπο ΕΛΟΤ-408. Θραυστά Αδρανή δια συνήθη σκυροδέματα. 7. European Standard EN 12620. Aggregates for concrete including those for use in roads and pavements. European Committee for Standardization. 8. European Standard EN 13055-1. Lightweight aggregates Part 1: Lightweight aggregates for concrete and mortar. European Committee for Standardization. 9. ΥΠΕΧΩΔΕ (1997). Κανονισμός Τεχνολογίας Σκυροδέματος, Υποργ. Απόφαση Δ/14/19164, Αθήνα. 10. Ι. Δαπόντε (1991). Παραδόσεις τεχνολογίας Δομικών Υλικών, Β έκδοση, ΑΠΘ. 11. Κ. Σίδερης (1984). Τεχνολογία Δομικών Υλικών, ΔΠΘ, Ξάνθη. 8