Χρήση µη καταστρεπτικών µεθόδων για τον προσδιορισµό των ιδιοτήτων τσιµεντοκονιαµάτων

Χρήση µη καταστρεπτικών µεθόδων για τον προσδιορισµό των ιδιοτήτων τσιµεντοκονιαµάτων Use of non destructive techniques in the determination of cement mortars properties Παναγιώτα ΠΙΠΙΛΙΚΑΚΗ 1, Mάριος ΚΑΤΣΙΩΤΗΣ 2, Γεώργιος Παπαβασιλείου 3, Μανώλης ΧΑΝΙΩΤΑΚΗΣ 4, Μαργαρίτα ΚΑΤΣΙΩΤΗ 5 Λέξεις κλειδιά: ενυδάτωση τσιµέντου, δυναµικό µέτρο ελαστικότητας, τεταρτοµερή σύνθετα τσιµέντα ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε µε τη χρήση υπερήχων η ενυδάτωση τσιµεντοκονιαµάτων που παράχθηκαν από τεταρτοµερή σύνθετα τσιµέντα και προσδιορίστηκε το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας των ίδιων τσιµεντοκονιαµάτων. Στο πειραµατικό µέρος της εργασίας παρασκευάστηκαν σύνθετα τσιµέντα µε διαφορετικά ποσοστά ιπτάµενης τέφρας Μεγαλόπολης, µηλαϊκής γης και ασβεστολίθου µε συνολικό ποσοστό 40% κ.β. Αρχικά προσδιορίστηκε ο χρόνος πήξης σύµφωνα µε το ΕΛΟΤ ΕΝ 196-3. Παρασκευάστηκαν τσιµεντοκονιάµατα στα οποία µετρήθηκε η αντοχή σε θλίψη και η εξέλιξη της ενυδάτωσης µε τη χρήση της συσκευής υπερήχων Steinkamp Ultrasound Tester. Από τις µετρήσεις της ταχύτητας των υπερήχων υπολογίστηκε το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας των κονιαµάτων. Συµπερασµατικά, υπάρχει αντιστοιχία των αποτελεσµάτων αρχής και τέλους πήξης που µετράται σύµφωνα µε το ΕΛΟΤ ΕΝ 196-3 και από την µελέτη της ενυδάτωσης µε χρήση υπερήχων. Επίσης, τόσο η ταχύτητα υπερήχων όσο και το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας είναι συσχετισµένα µε την αντοχή σε θλίψη. 1 Χηµικός Μηχανικός, ιεύθυνση Έρευνας και Ποιότητας, Α.Ε. Τσιµέντων ΤΙΤΑΝ, email: pipilikakip@titan.gr 2 Χηµικός Μηχανικός, Ινστιτούτο Επιστήµης Υλικών, ΕΚΕΦΕ ηµόκριτος, email : Marios.Katsiotis@ims.demokritos.gr 3 ιευθυντής Ινστιτούτου Επιστήµης Υλικών, ΕΚΕΦΕ ηµόκριτος, email: gpapav@ims.demokritos.gr: 4 ιευθυντής Έρευνας και Ποιότητας, Α.Ε. Τσιµέντων ΤΙΤΑΝ email: haniotakise@titan.gr 5 Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, email: katsioti@central.ntua.gr 1

ABSTRACT: This study aims to determine quaternary blended cement mortars hydration and calculating their dynamic modulus of elasticity. Therefore, blended cements having different amounts of fly ash, Milos island pozzolana and limestone were produced. Setting time compressive strength and evolution of hydration using Steinkamp Ultrasound Tester of these cements were determined. Using ultrasound velocity measurements dynamic modulus of elasticity was calculated. Conclusively, measurements of setting time with ELOT ΕΝ 196-3 correspond to that using ultrasound study of hydration. Furthermore, ultrasound velocity, as well as dynamic modulus of elasticity is proportional with compressive strength. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Την τελευταία δεκαετία παράγεται και χρησιµοποιείται σε κατασκευές µεγάλος αριθµός σύνθετων τσιµέντων. Ανά τον κόσµο έχουν χρησιµοποιηθεί διάφορα κύρια συστατικά καθώς και συνδυασµοί αυτών αλλά η επίδραση που έχει το καθένα στην διαδικασία της ενυδάτωσης του τσιµέντου δεν έχει ακόµα εξακριβωθεί για την περίπτωση τριµερών και τετραµερών σύνθετων τσιµέντων. Το µέτρο ελαστικότητας στο σκυρόδεµα έχει σηµασία για όλες τις κατασκευές που υπόκεινται σε οριακούς περιορισµούς µετατόπισης που λίγο ή πολύ περιορίζονται. Αυτό επιτείνεται όταν αυτές οι συνθήκες υπάρχουν από πολύ µικρές ηλικίες (πεζοδρόµια, φράγµατα κ.α.) για τα οποία το µέτρο ελαστικότητας αλλά κυρίως η εξέλιξή του στο χρόνο είναι µια από τις πιο κρίσιµες παραµέτρους σχεδιασµού της κατασκευής που επηρεάζει την πιθανότητα της ρηγµάτωσης σε νεαρή ηλικία. Το µέτρο ελαστικότητας αναπτύσσεται ουσιαστικά µε την σκλήρυνση του υλικού και αυξάνεται από το µηδέν µέχρι µια τιµή κοντά στην λειτουργική του τιµή. Ο ρυθµός αυτής της αλλαγής είναι µια ένδειξη σηµαντικών εσωτερικών µεταβολών.[acher and Ulm 2001], [Bentur 2002], [Spingenschidt 1994 ] Οι υπέρηχοι είναι ελαστικοί κυµατισµοί του αέρα, της ίδιας φύσης µε τον ήχο, αλλά συχνότητας µεγαλύτερης των 20.000 m/sec. Η ταχύτητα των υπερήχων, όπως και του ήχου, µέσα από ένα υλικό συνδέεται µε το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας Ε, και την πυκνότητα ρ του υλικού µε τη γνωστή σχέση της φυσικής: [Οικονόµου 2003] v = E ρ (1) ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στο πειραµατικό µέρος της εργασίας παρασκευάστηκαν σύνθετα τσιµέντα µε διαφορετικά ποσοστά ιπτάµενης τέφρας Μεγαλόπολης, µηλαϊκής γης και ασβεστολίθου των οποίων το συνολικό ποσοστό ανερχόταν σε 40% κ.β. και το υπόλοιπο ήταν κλίνκερ και γύψος. Οι ακριβείς συνθέσεις παρουσιάζονται στον 2

Πίνακα 1. Κατόπιν παρασκευάστηκαν τσιµεντοκονιάµατα σύµφωνα µε το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 196-1 στα οποία µετρήθηκε η θλιπτική αντοχή σε 1,2,7,28,90 και 180 ηµέρες καθώς και η απαίτηση σε νερό και ο χρόνος πήξης σύµφωνα µε το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 196-3. Πίνακας 1: Συστάσεις σύνθετων τσιµέντων α/α Ασβεστόλιθος (%) Ιπτάµενη Τέφρα Μεγαλόπολης (%) Μηλαϊκή γη (%) 1 5 15 20 2 5 20 15 3 10 15 15 4 10 10 20 5 10 20 10 6 15 15 10 7 15 10 15 8 15 20 5 Η µελέτη της κινητικής ενυδάτωσης µε υπερήχους έγινε µε τη συσκευή Steinkamp Ultrasound Tester µε πιεζοκρυστάλλους συχνότητας συντονισµού στα 50 khz. Ο ήχος εκπέµπεται από τον κρύσταλλο ποµπό διέρχεται από το υλικό και ανιχνεύεται από τον κρύσταλλο δέκτη. Η µετρούµενη παράµετρος είναι ο χρόνος από τη στιγµή εκποµπής του ήχου έως την στιγµή ανίχνευσης του ενώ ακολούθως υπολογίζεται η ταχύτητα του ήχου από την ακόλουθη σχέση: u=x/t (2) όπου u είναι η διαµήκης ταχύτητα του ήχου σε m/s, x είναι η διανυθείσα απόσταση η οποία ταυτίζεται µε το µήκος του δοκιµίου σε m το οποίο µετριέται µε παχύµετρο και t είναι ο µετρούµενος χρόνος που αναφέρθηκε παραπάνω σε sec. Οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν σε κονιάµατα τσιµέντου που παρασκευάστηκαν σύµφωνα µε το ΕΛΟΤ-ΕΝ 196-1. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 1. Μελέτη της κινητικής ενυδάτωσης µε υπέρηχους Προκειµένου να προσδιοριστεί η εξέλιξη της ενυδάτωσης των σύνθετων τσιµέντων έγινε µελέτη µε υπερήχους όπως περιγράφεται στο πειραµατικό µέρος της εργασίας. Τα προς εξέταση δείγµατα είναι κονιάµατα παρασκευασµένα σύµφωνα µε το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 196-1. Η µετρήσιµη παράµετρος είναι ο χρόνος που απαιτείται για να διανύσει το δοκίµιο ο υπέρηχος, ενώ τα δοκίµια µετρώνται συνεχώς µέχρι τις 7 ηµέρες ζωής όπου το µεγαλύτερο µέρος της 3

ενυδάτωσης λαµβάνει χώρα και µετά από αυτό το διάστηµα έγιναν µετρήσεις σε αραιότερα χρονικά διαστήµατα. Με τον τρόπο αυτό δηµιουργείται το διάγραµµα της Εικόνας 1. 700 ΧΡΟΝΟΣ ( (sec) 600 500 400 300 200 5% LL-15% FA-20% POZ 5% LL-20% FA-15% POZ 10% LL-15% FA-15% POZ 10% LL-10% FA-20% POZ 10% LL-20% FA-10% POZ 15% LL-15% FA-10% POZ 15% LL-10% FA-15% POZ 15% LL-20% FA- 5% POZ 100 0 0,01 0,1 1 10 100 1000 Η Λ ΙΚ ΙΑ (Η Μ ΕΡΕΣ ) Εικόνα 1: ιάγραµµα χρόνου που χρειάζεται ο υπέρηχος για να διανύσει το δοκίµιο ως προς την ηλικία του δοκιµίου Από το διάγραµµα αυτό είναι εµφανές ότι ο χρόνος που χρειάζεται για να διανύσει το δοκίµιο ο υπέρηχος µειώνεται καθώς προχωράει η πήξη και η ενυδάτωση του τσιµέντου. Αυτό συµβαίνει γιατί τα κύµατα διαδίδονται γρηγορότερα όσο πιο συνεκτική είναι η δοµή του υλικού στο οποίο διαδίδονται και τελικά αυτό που µελετάται µε τη µέθοδο των υπερήχων είναι εξέλιξη της εσωτερικής δοµής των κονιαµάτων. Η δοµή αυτή διαµορφώνεται είτε από την εξέλιξη της αντίδρασης της ενυδάτωσης, είτε είναι αποτέλεσµα της πληρωτικής ικανότητας των υλικών που καθώς το τσιµέντο πήζει λαµβάνουν µια συγκεκριµένη θέση είτε τέλος από την ποζολανική αντίδραση που και αυτή επηρεάζει την δοµή του υλικού. Για να µπορέσουν να εξαχθούν συµπεράσµατα για την εξέλιξη του συγκεκριµένου φαινοµένου θα πρέπει να προσδιοριστεί η ταχύτητα των υπερήχων µε τον τρόπο που έχει αναφερθεί στο πειραµατικό µέρος της εργασίας αυτής. Η ταχύτητα υπερήχων προφανώς είναι αντιστρόφως ανάλογη µε τον χρόνο που χρειάζεται για να διανύσει το δοκίµιο και συνεπώς ανάλογη µε την εξέλιξη της δοµής του κονιάµατος. Οπότε παρακολουθώντας την αύξηση της ταχύτητας ενυδάτωσης παράλληλα εξάγονται συµπεράσµατα για την εξέλιξη της δοµής του κονιάµατος. 4

Το διάγραµµα ταχύτητας υπερήχων ως προς την ηλικία του δοκιµίου παρουσιάζεται στην Εικόνα 2. 5000 ΠΕΡΙΟ ΟΣ ΠΕΡΙΟ ΟΣ ΠΕΡΙΟ ΟΣ ΙΑΧΥΣΗΣ 4500 Α ΡΑΝΕΙΑΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΥΠΕΡΗΧΩΝ (m/s) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 5% LL-20% FA- 15% POZ 10% LL-15% FA-15% POZ 10% LL-10% FA-20% POZ 10% LL-20% FA-10% POZ 15% LL-15% FA-10% POZ 15% LL-10% FA-15% POZ 15% LL-20% FA- 5% POZ 5% LL-15% FA-20% POZ 0 0,01 0,1 1 10 100 1000 ΗΛΙΚΙΑ (ΗΜΕΡΕΣ) Εικόνα 2: ιάγραµµα ταχύτητας υπερήχων ως προς την ηλικία του δοκιµίου Στο διάγραµµα αυτό µπορεί κανείς να ξεχωρίσει τις βασικές περιόδους της ενυδάτωσης του τσιµέντου. Έτσι, στο διάγραµµα σηµειώνεται η περίοδος αδράνειας στην οποία δεν υπάρχει εξέλιξη στην ενυδάτωση, η περίοδος επιτάχυνσης όπου ο κύριος όγκος της αντίδρασης της ενυδάτωσης λαµβάνει χώρα και η περίοδος διάχυσης όποτε και επιβραδύνεται η αντίδραση. Είναι προφανές ότι σε όλες τις συνθέσεις οι περίοδοι αυτές είναι σχεδόν ίδιες και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ενυδατώνεται το κλίνκερ το οποίο σε αυτές τις συνθέσεις είναι σταθερό. Σε µικρές ηλικίες η ταχύτητα υπερήχων ακολουθεί την ταχύτητα της πήξης έτσι τα τσιµέντα που έχουν µικρότερο χρόνο πήξης εµφανίζουν αντίστοιχα µεγάλη ταχύτητα υπερήχων. Σε µεγαλύτερες ηλικίες, από τα σύνθετα τσιµέντα που εξετάζονται εκείνα που εµφανίζουν µεγαλύτερο ρυθµό ενυδάτωσης είναι αυτά που έχουν µικρό ποσοστό µηλαϊκής γης (5 και 10 %) και αυτό γιατί αυτή αργεί να αντιδράσει γεγονός που έχει ως αποτέλεσµα την αργή διαµόρφωση της πορώδους δοµής των κονιαµάτων. Από το διάγραµµα της Εικόνας 2 µπορεί να προσδιοριστεί και ο χρόνος πήξης των κονιαµάτων. Η αρχή και το τέλος της πήξης όπως προσδιοριστήκαν µε τη µέθοδο του ΕΛΟΤ ΕΝ 196-3 καθώς και από το διάγραµµα της ταχύτητας υπερήχων ως προς τον χρόνο παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. 5

Πίνακας 1: Χρόνος πήξης προσδιορισµένος µε τη µέθοδο του προτύπου ΕΛΟΤ ΕΝ 196-3 και µε υπερήχους Αρχή πήξης(min) Τέλος Πήξης(min) ΕΝ 196-3 Υπέρηχοι ΕΝ 196-3 Υπέρηχοι 5% LL - 15% FA- 20%POZ 200 209 270 280 5% LL - 20% FA-15% POZ 215 228 265 288 10% LL - 15% FA-15%POZ 180 179 230 228 10% LL - 10% FA-20%POZ 210 228 250 282 10% LL - 20% FA-10%POZ 220 220 250 258 15% LL - 15% FA-10%POZ 220 225 260 258 15% LL - 10% FA-15%POZ 220 210 260 256 15% LL-20%FA-5% POZ 210 210 250 248 Από τη σύγκριση των τιµών είναι εµφανές ότι οι χρόνοι πήξης είναι πολύ κοντά και µέσα στα όρια του σφάλµατος των µεθόδων και µπορούν να θεωρηθούν ίδιοι. Αυτό είναι ένδειξη ότι η ταχύτητα υπερήχων µπορεί να περιγράψει µε ακρίβεια την διαδικασία της ενυδάτωσης του τσιµέντου. 2. Συσχέτιση ταχύτητας υπερήχων µε την αντοχή σε θλίψη Η αντοχή σε θλίψη ουσιαστικά είναι µια ιδιότητα η οποία εξαρτάται από εξέλιξη της δοµής των κονιαµάτων και αυτό σηµαίνει ότι είναι ένας τρόπος να εξεταστεί η δοµή. Επίσης και η ταχύτητα των υπερήχων αναπτύσσεται ανάλογα µε την δοµή και αυτό γεννά το ερώτηµα κατά πόσο αυτές οι δύο ιδιότητες αντοχή σε θλίψη και ταχύτητα υπερήχων- µπορούν να συσχετιστούν και αν πράγµατι συσχετίζονται µε ποιον τρόπο γίνεται αυτό. Στην Εικόνα 3 παρουσιάζεται η συσχέτιση των δύο ιδιοτήτων για τα οκτώ σύνθετα τσιµέντα. 6

4800 4600 ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΥΠΕΡΗΧΩΝ (m/s) 4400 4200 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 0 10 20 30 40 50 60 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΘΛΙΨΗ (MPa) 5% LL-15% FA-20% POZ 5% LL-20% FA-15% POZ 10% LL-15% FA-15% POZ 10% LL-10% FA-20% POZ 10% LL-20% FA-10% POZ 15% LL-15% FA-10% POZ 15% LL-10% FA-15% POZ 15% LL-20% FA-5% POZ Εικόνα 3: ιάγραµµα συσχέτισης αντοχής σε θλίψη µε την ταχύτητα υπερήχων των τσιµεντοκονιαµάτων Από το παραπάνω διάγραµµα είναι σαφές ότι η ταχύτητα υπερήχων σχετίζεται γραµµικά µε την αντοχή σε θλίψη των τσιµεντοκονιαµάτων ενώ στον Πίνακα 2 φαίνεται η συσχέτιση αυτή. Η εξίσωση η οποία προσαρµόζεται στα πειραµατικά δεδοµένα είναι της µορφής : Y=A+BX (2) Πίνακας 2: Παράµετροι γραµµικής συσχέτισης ταχύτητας υπερήχων αντοχής σε θλίψη A B R 2 5% LL 15%FA- 20%POZ 3102,18 22,19 0,97 5% LL 20%FA-15% POZ 2835,73 32,23 0,98 10% LL 15% FA-15% POZ 2986,96 29,60 0,96 10% LL 10% FA-20% POZ 3075,45 30,20 0,98 10% LL 20% FA-10% POZ 3493,16 18,51 0,97 15% LL 15% FA-10% POZ 2989,15 30,72 0,99 15% LL 10% FA-15% POZ 3422,57 21,55 0,98 15% LL-20%FA-5% POZ 2970,22 36,25 0,99 7

Φαίνεται ότι η προσαρµογή της εξίσωσης είναι εξαιρετικά καλή και αυτό είναι ιδιαίτερα σηµαντικό καθώς σηµαίνει ότι οι δύο αυτές ιδιότητες εκφράζουν ουσιαστικά µια και µοναδική ιδιότητα που είναι η εξέλιξη της δοµής του κονιάµατος. Το αποτέλεσµα αυτό έχει εξαιρετική σηµασία καθώς συνδέει τα αποτελέσµατα µιας καταστρεπτικής µεθόδου (µέτρηση αντοχής σε θλίψη) µε τα αποτελέσµατα µιας µη καταστρεπτικής µεθόδου (µέτρηση ταχύτητας υπερήχων). Η γενίκευση αυτής της γραµµικής εξάρτησης ανοίγει το δρόµο για την επί τόπου µέτρηση της ταχύτητας υπερήχων και αναγωγή αυτής σε αντοχή σε θλίψη της κατασκευής. 3. υναµικό µέτρο ελαστικότητας Από τις τιµές της ταχύτητας υπερήχων µπορεί να υπολογιστεί µαθηµατικά το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας των κονιαµάτων σύµφωνα µε την απλοποιηµένη εξίσωση, όπως προαναφέρθηκε v = E ρ (3) Όπου : v είναι η ταχύτητα υπερήχων σε m/s 2, E είναι το µέτρο ελαστικότητας και ρ είναι η φαινόµενη πυκνότητα του δοκιµίου. Η φαινόµενη πυκνότητα υπολογίζεται σε κάθε κονίαµα ξεχωριστά µε µέτρηση της µάζας (m) και του όγκου (V) του κονιάµατος σε κάθε ηλικία σύµφωνα µε τη σχέση: m ρ = V (4) Τα αποτελέσµατα των παραπάνω υπολογισµών για κάθε κονίαµα παρουσιάζονται διαγραµµατικά στην Εικόνα 4. Από το παραπάνω διάγραµµα φαίνεται ότι το µέτρο ελαστικότητας αυξάνει καθώς ενυδατώνεται το τσιµέντο. Όλα τα τσιµέντα παρουσιάζουν παρόµοια εξέλιξη στο µέτρο ελαστικότητας αλλά ο ρυθµός ανάπτυξης είναι διαφορετικός και εξαρτάται από τα ποσοστά των συστατικών του τσιµέντου. 8

Πίνακας 2: Τιµές µέτρου ελαστικότητας για σηµαντικές ηλικίες Ηµέρες (GPa) 1 2 7 28 90 150 180 5% LL 15%FA-20%POZ 22,8 28,0 33,1 37,1 41,8 41,8 41,8 5% LL 20%FA-15% POZ 19,7 28,1 32,3 44,0 48,2 48,6 49,1 10% LL 15%FA-15% POZ 21,1 28,6 34,7 42,4 44,5 45,9 46,4 10% LL 10%FA-20% POZ 22,7 28,8 33,9 40,6 44,5 45,2 45,6 10% LL 20%FA-10% POZ 28,4 32,2 38,1 41,3 43,3 43,9 44,4 15% LL 15%FA-10% POZ 22,4 26,9 32,6 40,2 43,4 44,5 44,9 15% LL 10%FA-15% POZ 28,4 32,3 34,1 39,5 44,2 45,0 45,0 15% LL-20%FA-5% POZ 22,3 28,8 34,6 43,7 48,7 49,1 49,2 Είναι γνωστό ότι όσο µεγαλύτερο είναι το µέτρο ελαστικότητας, το σκυρόδεµα έχει ψαθυρή συµπεριφορά. Έτσι, κάποιες συνθέσεις παρουσιάζουν µεγαλύτερη ελαστικότητα από άλλες κάτι που εξαρτάται από το είδος των συστατικών που προστίθενται. Φαίνεται ότι σε ηλικίες µικρότερες των 7 ηµερών το µέτρο ελαστικότητας αυξάνεται µε αύξηση του ποσοστού του ασβεστόλιθου ενώ για µεγαλύτερες ηλικίες εµφανίζεται πτώση του µέτρου ελαστικότητας καθώς αυξάνεται το ποσοστό του ασβεστόλιθου στο σύνθετο τσιµέντο. Αντίθετα το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας µειώνεται σε ηλικίες µικρότερες των 7 ηµερών µε αύξηση του ποσοστού της ιπτάµενης τέφρας στο σύνθετο τσιµέντο ενώ παρουσιάζεται αύξηση του µέτρου ελαστικότητας σε µεγαλύτερες ηλικίες. Τέλος, η αύξηση του ποσοστού της µηλαϊκής γης προκαλεί µείωση στο δυναµικό µέτρο ελαστικότητας για όλες τις ηλικίες. 9

50 ΜΕΤΡΟ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (GPa) 40 30 20 10 5% LL-15% FA-20% POZ 5% LL-20% FA-15% POZ 10% LL-15% FA-15% POZ 10% LL-10% FA-20% POZ 10% LL-20% FA-10% POZ 15% LL-15% FA-10% POZ 15% LL-10% FA-15% POZ 15% LL-20% FA - 5% POZ 0 0,01 0,1 1 10 100 ΗΛΙΚΙΑ (ΗΜΕΡΕΣ) Εικόνα 4: ιάγραµµα δυναµικού µέτρου ελαστικότητας ως προς την ηλικία του κονιάµατος 4. Συσχέτιση αντοχής σε θλίψη και δυναµικού µέτρου ελαστικότητας Τόσο το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας όσο και η αντοχή σε θλίψη εντάσσονται στις µηχανικές ιδιότητες του κονιάµατος και ως εκ τούτου είναι λογικό να συσχετίζονται χωρίς να έχει ακόµα προσδιοριστεί τι είδους εξάρτηση υπάρχει µεταξύ τους. Προκειµένου να µελετηθεί αυτή η εξάρτηση παρατίθεται το διάγραµµα της Εικόνας 5. Από το παρακάτω διάγραµµα είναι σαφές ότι η ταχύτητα υπερήχων σχετίζεται γραµµικά µε την αντοχή σε θλίψη των τσιµεντοκονιαµάτων ενώ στον Πίνακα 2 φαίνεται η συσχέτιση αυτή. Η εξίσωση η οποία προσαρµόζεται στα πειραµατικά δεδοµένα είναι της µορφής : Y=A+BX (5) 10

Πίνακας 2: Παράµετροι γραµµικής συσχέτισης δυναµικού µέτρου ελαστικότητας και αντοχής σε θλίψη A B R 2 5% LL-15% FA-20% POZ 21,08 0,38 0,98 5% LL-20% FA-15% POZ 16,75 0,57 0,99 10% LL-15% FA-15% POZ 19,21 0,52 0,98 10% LL-10% FA-20% POZ 20,52 0,52 0,98 10% LL-20% FA-10% POZ 27,09 0,33 0,97 15% LL-15% FA-10% POZ 25,97 0,39 0,97 15% LL-10% FA-15% POZ 19,29 0,53 1,00 15% LL-20% FA- 5% POZ 18,70 0,65 1,00 Είναι προφανές ότι οι δύο ιδιότητες συσχετίζονται γραµµικά και µάλιστα η συσχέτιση είναι πάρα πολύ καλή. Αυτό σηµαίνει ότι πράγµατι αυτές οι δύο ιδιότητες εκφράζουν την ίδια ιδιότητα του κονιάµατος, η οποία είναι η εσωτερική δοµή του. 55 50 ΜΕΤΡΟ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (GPa) 45 40 35 30 25 20 5% LL-15% FA- 20% POZ 5% LL-20% FA- 15% POZ 10% LL-15% FA-15% POZ 10% LL-10% FA-20% POZ 10% LL-20% FA-10% POZ 15% LL-15% FA-10% POZ 15% LL-10% FA-15% POZ 15% LL-20% FA - 5% POZ 15 0 10 20 30 40 50 60 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΘΛΙΨΗ (MPa) Εικόνα 5: ιάγραµµα µέτρου ελαστικότητας ως προς την αντοχή σε θλίψη του κονιάµατος ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Από την παραπάνω πειραµατική διερεύνηση προκύπτουν τα ακόλουθα συµπεράσµατα 11

Υπάρχει αντιστοιχία των αποτελεσµάτων αρχής και τέλους χρόνου πήξης που µετράται σύµφωνα µε το ΕΛΟΤ ΕΝ 196-3 και από την µελέτη της ενυδάτωσης µε χρήση υπερήχων. Η ταχύτητα υπερήχων είναι ένα µέγεθος που περιγράφει την εξέλιξη της δοµής του κονιάµατος. Έτσι, σε µικρές ηλικίες ακολουθεί τον χρόνο πήξης ενώ σε µεγαλύτερες ηλικίες είναι µέτρο απεικόνισης της συνεκτικότητας του κονιάµατος. Υπάρχει γραµµική συσχέτιση της αντοχής σε θλίψη µε την ταχύτητα υπερήχων αφού και τα δύο µεγέθη εκφράζουν την ίδια ιδιότητα, την εξέλιξη της µικροδοµής. Με αυτό τον τρόπο συνδέεται µια καταστρεπτική µε µια µη καταστρεπτική µέθοδο µέτρησης και µια γενίκευση της σχέσης αυτής οδηγεί σε µέτρηση της αντοχής σε θλίψη υφιστάµενων κατασκευών µέσω της µέτρησης της ταχύτητας υπερήχων. Το δυναµικό µέτρο ελαστικότητας συσχετίζεται γραµµικά µε την αντοχή σε θλίψη. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Acker P, Ulm F-J., Creep and shrinkage of concrete: physical origins, practical measurements, Nuc. Eng. & Design 203, (2-3), (2001), p.143-158 Bentur A., Early age cracking in cementitious systems, State of the art report of the RILEM technical committee TC 181-EAS, Haifa (2002) Οικονόµου Χ., «Τεχνολογία του σκυροδέµατος»,εκδ. Εκδοτική, (2003) Springenschidt R., Thermal cracking in concrete at early age, proceedings n. 25 of the international RILEM Symposium, Munich, (2004) 12