Συµπεριφορά σκυροδέµατος µε ασβεστολιθικά τσιµέντα Portland σε συνδυασµένο περιβάλλον χλωριόντων και θειικών ιόντων και χαµηλές θερµοκρασίες

Συµπεριφορά σκυροδέµατος µε ασβεστολιθικά τσιµέντα Portland σε συνδυασµένο περιβάλλον χλωριόντων και θειικών ιόντων και χαµηλές θερµοκρασίες Behaviour of limestone cement concrete in combined chloride and sulfate environment at low temperatures Κωνσταντίνος ΣΩΤΗΡΙΑ ΗΣ Α 1, Ελισάβετ ΝΙΚΟΛΟΠΟΥΛΟΥ Α 2, Σωτήριος ΤΣΙΒΙΛΗΣ Α 3, Αικατερίνη ΠΑΥΛΟΥ Β 4, Εµµανουήλ ΧΑΝΙΩΤΑΚΗΣ Β 5, R. Narayan SWAMY Γ 6 Λέξεις κλειδιά: Σκυρόδεµα, Ασβεστολιθικά τσιµέντα, Χλωριόντα, Θειικά ιόντα, Ταουµασίτης ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην παρούσα εργασία µελετάται η συµπεριφορά σκυροδέµατος µε ασβεστολιθικά τσιµέντα Portland σε συνδυασµένο περιβάλλον χλωριόντων (l - ) και θειικών ιόντων (SO 4 2- ) και χαµηλές θερµοκρασίες. Κατάλληλα δοκίµια σκυροδέµατος µε αµιγές και δύο ασβεστολιθικά τσιµέντα Portland (15% και 35% ασβεστόλιθος αντίστοιχα) συντηρήθηκαν σε διαλύµατα, που περιείχαν l - και SO 4 2- σε διάφορες συγκεντρώσεις, στους 5 ο. Για περίοδο 24 µηνών έλαβε χώρα οπτική επιθεώρηση των δοκιµίων, µέτρηση της µάζας τους και των αντοχών τους σε θλίψη. Η περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) χρησιµοποιήθηκε για την ταυτοποίηση των προϊόντων φθοράς στα φθαρµένα τµήµατα των δοκιµίων. Προέκυψε ότι το σκυρόδεµα µε ασβεστολιθικά τσιµέντα παρουσιάζει µεγαλύτερες φθορές από το σκυρόδεµα µε αµιγές τσιµέντο Portland. Ακόµη, η περιεκτικότητα του τσιµέντου σε ασβεστόλιθο και η συγκέντρωση των διαλυµάτων σε SO 4 2- έχουν αρνητική επίδραση στη συµπεριφορά των δοκιµίων, ενώ η παρουσία των l - παρεµποδίζει και καθυστερεί τη φθορά του σκυροδέµατος. Η ανάλυση µε XRD πιστοποίησε ότι 1 MSc Χηµικός Μηχανικός, Υποψήφιος ιδάκτωρ, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, email: ksotiriadis@gmail.com 2 Χηµικός Μηχανικός, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, email: elinikol@hotmail.com 3 Καθηγητής, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, email: stsiv@central.ntua.gr 4 ρ Πολιτικός Μηχανικός, Α.Ε. Τσιµέντων ΤΙΤΑΝ, email: pavlouk@titan.gr 5 MSc Χηµικός, Α.Ε. Τσιµέντων ΤΙΤΑΝ, ιεύθυνση Έρευνας και Ποιότητας, Καµάρι Βοιωτίας, email: haniotakise@titan.gr 6 Professor, Department of Mechanical Engineering, University of Sheffield, email: r.n.swamy@sheffield.ac.uk 1

ο ταουµασίτης είναι το κύριο προϊόν φθοράς και εντοπίστηκε από τους 9 µήνες έκθεσης των δοκιµίων στα διαβρωτικά διαλύµατα. ABSTRAT : In this paper the behaviour of limestone cement concrete in combined chloride (l - ) and sulfate (SO 4 2- ) environment at low temperatures is studied. oncrete specimens of ordinary Portland cement and of two Portland limestone cements (limestone content 15% and 35% respectively) were prepared. After 28 days of curing the specimens were immersed in five solutions of various SO 4 2- and l - content and were stored at 5 ο. Visual assessment of the specimens, mass measurements and compressive strength tests took place for a period of 24 months. XRD method was used in order to identify any deterioration products formed during curing. All measurements showed that Portland cement concrete exhibits a lower degree of deterioration than Portland limestone cement concrete. The disintegration of the specimens is severer, the higher the limestone content of the cements and the sulfate content of the corrosive storage solutions. hlorides have a prohibiting role, which delays the deterioration of the concrete specimens. XRD analysis showed the presence of thaumasite at the deteriorated parts of the specimens after 9 months of curing. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στην Ελλάδα αλλά και διεθνώς παρατηρείται αυξανόµενη παραγωγή και χρήση των ασβεστολιθικών τσιµέντων Portland, τα οποία παρουσιάζουν σηµαντικά τεχνικά και οικονοµικά πλεονεκτήµατα (Tsivilis, S. 1999). Εξάλλου το νέο Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΝ 197-1 (2000) προδιαγράφει τα ασβεστολιθικά τσιµέντα Portland, τα οποία µπορούν να περιέχουν ως κύριο συστατικό τον ασβεστόλιθο σε ποσοστά από 6% έως 35%. Ένα πρόβληµα, που σχετίζεται µε τη χρήση των τσιµέντων αυτών, είναι η ενδεχόµενη σηµαντική απώλεια ανθεκτικότητας του σκυροδέµατος, λόγω της επίδρασης των θειικών ιόντων και του σχηµατισµού του ταουµασίτη (thaumasite form of sulfate attack TSA). Ο ταουµασίτης είναι µια σύνθετη ενυδατωµένη φάση µε τύπο asio 3 ao 3 aso 4 15H 2 O. Σχηµατίζεται σε συνθήκες χαµηλών θερµοκρασιών (0-5 o ), υψηλής υγρασίας και όταν στο περιβάλλον υπάρχουν θειικά ιόντα, τα οποία έρχονται σε επαφή µε τη φάση του ένυδρου πυριτικού ασβεστίου (-S-H), µε τα ανθρακικά ιόντα και τα ιόντα ασβεστίου (Bensted, J. 1999), (Hartshorn, S.A. 1999), (Kakali, G. 2003), (Skaropoulou, A. 2009), (Tsivilis, S. 2007). Μεγάλο µέρος των δοµικών έργων στη χώρα µας βρίσκονται σε περιοχές κοντά στη θάλασσα, όπου υπάρχουν υπόγεια ύδατα που περιέχουν σηµαντικά ποσοστά l - 2- και SO 4 (υφαλµύρωση υπογείων υδάτων). Στη βιβλιογραφία υπάρχουν αναφορές σχετικά µε τη δράση των θειικών ιόντων κατά την παρουσία χλωριόντων, όταν στα σκυροδέµατα χρησιµοποιείται αµιγές τσιµέντο, σε θερµοκρασίες της τάξεως των 20 ο (Ekolu, S.O. 2006), (Zuquan, J. 2007). Στις θερµοκρασίες αυτές το κύριο προϊόν φθοράς είναι ο ετρινγίτης αντί του ταουµασίτη, ο οποίος είναι το προϊόν φθοράς σε χαµηλές θερµοκρασίες. Έτσι, αντικείµενο της παρούσας εργασίας είναι η µελέτη της συµπεριφοράς του 2

σκυροδέµατος ασβεστολιθικών τσιµέντων σε συνδυασµένο περιβάλλον l - και SO 4 2-. Επιπλέον, ερευνάται το κατά πόσο η ύπαρξη χλωριόντων σε σύνθετα διαλύµατα l - /SO 4 2- µπορεί να αναστείλει την καταστροφική δράση των θειικών ιόντων στο σκυρόδεµα. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Υλικά Για την παρασκευή των εργαστηριακών τσιµέντων χρησιµοποιήθηκε βιοµηχανικό κλίνκερ τσιµέντου Portland (Πίνακας 1) και ασβεστόλιθος (Πίνακας 2). Τα ασβεστολιθικά τσιµέντα, µε περιεκτικότητα σε ασβεστόλιθο 15% και 35% κ.β., παρασκευάσθηκαν µε συνάλεση κλίνκερ, γύψου και ασβεστόλιθου σε σφαιρόµυλο pro pilot plant δυναµικότητας 5 kg. Τα χαρακτηριστικά των εργαστηριακών τσιµέντων δίνονται στον (Πίνακα 3). Τα δοκίµια σκυροδέµατος, κυβικά ακµής 100 mm, παρασκευάστηκαν µε =350kg/m 3, W/=0.60 (W effective /=0.52), ασβεστολιθική άµµο και χονδρόκοκκα αδρανή µέγιστου κόκκου 16 mm. Συντηρήθηκαν 1 ηµέρα στη µήτρα, 6 ηµέρες στο νερό και 21 ηµέρες στο περιβάλλον του εργαστηρίου (25±2 o ). Ακολούθως, τα δοκίµια τοποθετήθηκαν σε κατάλληλα διαλύµατα (Πίνακας 4) και αποθηκεύτηκαν σε βιοµηχανικό ψυγείο θερµοκρασίας 5±1 o. Τα διαλύµατα αντικαθίσταντο κάθε δύο µήνες. Για την παρασκευή των διαλυµάτων χρησιµοποιήθηκαν Nal και MgSO 4 7H 2 O του εµπορίου. Πίνακας 1. Χηµική και ορυκτολογική σύνθεση του κλίνκερ. Χηµική σύνθεση (%) Ορυκτολογική σύνθεση (%) SiO 2 21.92 3 S 48.4 Al 2 O 3 5.68 2 S 26.3 Fe 2 O 3 3.29 3 A 9.5 ao 63.35 4 AF 10.0 MgO 1.44 είκτες K 2 O 1.32 LSF 0.92 Na 2 O 0.84 SR 2.44 SO 3 1.25 AR 1.73 LOI 0.91 HM 2.05 Πίνακας 2. Χηµική σύνθεση (%) του ασβεστόλιθου. SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 ao MgO K 2 O Na 2 O SO 3 LOI 21.92 5.68 3.29 63.35 1.44 1.32 0.84 1.25 0.91 3

Πίνακας 3. Χαρακτηριστικά εργαστηριακών τσιµέντων. Κωδικός Σύνθεση * Αντοχή θλίψης 28 ηµερών (MPa) P κλίνκερ: 100% κ.β. 43.0 L1 κλίνκερ: 85% κ.β., ασβεστόλιθος: 15% κ.β. 41.3 L2 κλίνκερ: 65% κ.β., ασβεστόλιθος: 35% κ.β. 32.4 * γύψος: 5% κ.β. επί του κλίνκερ Πίνακας 4. ιαλύµατα συντήρησης των δοκιµίων. Κωδικός ιάλυµα SO 2-4 (g/l) l - (g/l) W Νερό - - SW Θαλασσινό νερό * 2.8 21.14 S10 ιάλυµα SO 2-4 /l - 10 21.14 S20 ιάλυµα SO 2-4 /l - 20 21.14 S 2- ιάλυµα SO 4 20 - * Τεχνητό διάλυµα µε περιεκτικότητες SO 2-4 και l - αντίστοιχες του θαλασσινού νερού Μετρήσεις Η οπτική επιθεώρηση των δοκιµίων γινόταν σε τακτά χρονικά διαστήµατα κατά τη διάρκεια 24 µηνών και καταγράφονταν όλες οι αξιοσηµείωτες µεταβολές, όπως αλλαγές στο χρώµα, στην υφή, στον σχηµατισµό επικαλυπτικών στρωµάτων καθώς και η εµφάνιση φθοράς, διόγκωσης, αποσάθρωσης και αποκόλλησης τµηµάτων. Επίσης, σε τακτά χρονικά διαστήµατα, λάµβαναν χώρα µετρήσεις της µάζας των δοκιµίων για το χρονικό διάστηµα των 24 µηνών. Η αντοχή σε θλίψη των δοκιµίων µετρήθηκε 28 ηµέρες µετά από την κατασκευή τους (µέτρηση αναφοράς) και ύστερα από 9 και 18 µήνες, µε σκοπό να διευκρινιστεί η επίδραση των διαβρωτικών διαλυµάτων στην ανάπτυξη των αντοχών των δοκιµίων. Για τις µετρήσεις της µάζας και των αντοχών θλίψης χρησιµοποιούνταν δύο δοκίµια ανά σύνθεση και διάλυµα συντήρησης. Τα αποτελέσµατα, που παρουσιάζονται στην εργασία, αφορούν στη µέση τιµή των εν λόγω µετρήσεων. Οι µετρήσεις µε την αναλυτική µέθοδο XRD πραγµατοποιούνταν σε τακτά χρονικά διαστήµατα έτσι, ώστε να προσδιοριστούν τυχόν προϊόντα φθοράς (όπως ο ταουµασίτης), τα οποία σχηµατίζονται κατά τη συντήρηση των δοκιµίων στα διαβρωτικά διαλύµατα. Για τις µετρήσεις χρησιµοποιήθηκε η συσκευή ακτινανάλυσης Siemens D-5000 µε ακτινοβολία u Ka1 (λ = 1.5405 Å). Οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν σε δείγµατα προερχόµενα από τα φθαρµένα τµήµατα των δοκιµίων. 4

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Οπτική Επιθεώρηση Στον Πίνακα 5 παρουσιάζονται συνοπτικά τα αποτελέσµατα της οπτικής επιθεώρησης. Στο Σχήµα 1 παρουσιάζονται φωτογραφίες των δοκιµίων σκυροδέµατος και των τριών συνθέσεων, ύστερα από 24 µήνες συντήρησής τους στα διαβρωτικά διαλύµατα. Πίνακας 5. Οπτική επιθεώρηση α της φθοράς των δοκιµίων. οκίµιο β Χρόνος παραµονής στα διαβρωτικά διαλύµατα (µήνες) 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 24 P-W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 L1-W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 L2-W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 P-SW 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 L1-SW 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 L2-SW 0 0 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 P-S10 0 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 L1-S10 1 1 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 L2-S10 1 2 2 2 3 3 3 4 5 6 7 7 7 7 7 7 7 P-S20 1 2 2 3 3 3 3 3 4 4 5 5 6 6 6 6 6 L1-S20 1 2 2 3 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 6 7 7 L2-S20 1 2 2 3 4 5 6 6 6 6 7 7 8 8 8 9 9 P-S 1 2 2 3 4 4 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 L1-S 1 2 3 4 4 5 6 7 7 7 7 7 7 8 8 9 9 L2-S 1 2 3 4 5 6 7 7 7 7 7 7 7 8 9 9 9 α Κλίµακα φθοράς: 0: καµία φθορά, 1: µικρή φθορά ακµών και γωνιών, 2: φθορά ακµών, γωνιών και βάσης, 3: ρωγµές ακµών και γωνιών, 4: έντονες ρωγµές, σκάσιµο και διόγκωση ακµών, 5: εκτεταµένο σκάσιµο ακµών και γωνιών και διόγκωση δοκιµίου, 6: εκτεταµένη διόγκωση του δοκιµίου και φθορά των πλευρών, 7: αποκόλληση τµηµάτων του δοκιµίου, 8: εκτεταµένες φθορές και αποσάθρωση τµηµάτων του δοκιµίου, 9: κατάρρευση του δοκιµίου β Κωδικοποίηση δοκιµίων: X-Y όπου X: σύνθεση (Πίνακας 3), Y: περιβάλλον συντήρησης (Πίνακας 4) Ενδείξεις πρώιµης φθοράς παρατηρήθηκαν αρχικά σε όλα τα δοκίµια που συντηρούνταν στα διαλύµατα (S10), (S20) και (S) ύστερα από 5 µήνες παραµονής τους σε αυτά. Τα δοκίµια, που βρίσκονταν στο διάλυµα (SW), εµφάνισαν αυτές τις ενδείξεις τρεις µήνες αργότερα. Τα δοκίµια σκυροδέµατος µε αµιγές τσιµέντο (P) παρουσίασαν µικρότερες φθορές συγκριτικά µε αυτά του σκυροδέµατος µε L1 και L2. Η φθορά ήταν εντονότερη για τα δοκίµια µε L2, τα οποία έχουν µεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ασβεστόλιθο. Επιπροσθέτως, η εξέλιξη της φθοράς ήταν ταχύτερη στα δοκίµια σκυροδέµατος µε L1 και L2 σε σχέση µε αυτά µε P, ενώ τα δοκίµια µε L2 έδειξαν τη χειρότερη συµπεριφορά (Σχήµα 1). Σε κάθε περίπτωση, η πρώτη ένδειξη προσβολής ήταν η φθορά στις 5

ακµές και στις γωνίες των δοκιµίων, ακολουθούµενη από ρωγµές και σπάσιµο. Προοδευτικά, έλαβαν χώρα διόγκωση, αποκόλληση τµηµάτων και αποσάθρωση, ενώ µερικά δοκίµια έφτασαν στο στάδιο της κατάρρευσης. Ο βαθµός φθοράς εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε θειικά ιόντα των διαβρωτικών διαλυµάτων. Τα δοκίµια που βρίσκονταν στα διαλύµατα (S) και (S20) υπέστησαν εντονότερη φθορά, από ότι αυτά που βρίσκονταν στα διαλύµατα (S10) και (SW). Αυτό δείχνει ότι η υψηλότερη περιεκτικότητα σε θειικά ιόντα έχει ως αποτέλεσµα την εντονότερη φθορά των δοκιµίων. Τα δοκίµια της σύνθεσης L1 παρουσίασαν µικρότερη φθορά ύστερα από 24 µήνες παραµονής τους στο διάλυµα (S20) σε σύγκριση µε αυτά του διαλύµατος (S) (Σχήµα 1). Η εξέλιξη της φθοράς ήταν βραδύτερη στο διάλυµα (S20) σε σχέση µε το (S). Φαίνεται ότι η παρουσία χλωριόντων παρεµπόδισε και καθυστέρησε τη φθορά που προκαλούν τα θειικά ιόντα. P L1 L2 (W) (SW) (S10) (S20) (S) Σχήµα 1. οκίµια των συνθέσεων P, L1, L2 ύστερα από 24 µήνες συντήρησής τους στα διαλύµατα (W), (SW), (S10), (S20) και (S). 6

Μετρήσεις Μάζας Αρχικά, τα δοκίµια της σύνθεσης P έδειξαν σταδιακή αύξηση της µάζας τους σε όλα τα διαλύµατα. Η αύξηση συνεχίστηκε στα διαλύµατα (W), (SW), (S10) για όλο το χρονικό διάστηµα των 24 µηνών, αλλά στα διαλύµατα (S20) και (S) τα δοκίµια άρχισαν να χάνουν βάρος ύστερα από 13 µήνες συντήρησής τους σε αυτά, εξαιτίας της βαθµιαίας καταστροφής τους. Τα δοκίµια της σύνθεσης L1 ξεκίνησαν να παρουσιάζουν απώλειες µάζας στα διαλύµατα (S20), (S) και (S10) ύστερα από 12, 12 και 14 µήνες αντίστοιχα, όπως φαίνεται στο Σχήµα 2. Η απώλεια µάζας ήταν µεγαλύτερη για τα δοκίµια που βρίσκονταν στο διάλυµα (S) ακολουθούµενη από τις απώλειες των δοκιµίων των διαλυµάτων (S20) και (S10). Τα δοκίµια της σύνθεσης L2 άρχισαν να έχουν απώλειες µάζας νωρίτερα, όπως φαίνεται στο Σχήµα 3 και ο βαθµός φθοράς ήταν εντονότερος, σε σχέση µε τα δοκίµια της L1. Συµπεραίνεται ότι η υψηλότερη περιεκτικότητα του τσιµέντου σε ασβεστόλιθο οδηγεί σε σοβαρότερες φθορές, ενώ η παρουσία των χλωριόντων καθυστερεί τη φθορά που προκαλείται από την προσβολή από τα θειικά ιόντα. Στο Σχήµα 2 και στο Σχήµα 3 δίνεται µια σαφής ένδειξη για τη χρονική στιγµή που ξεκινάει η έντονη φθορά των δοκιµίων, αφού αυτή συνοδεύεται από σηµαντική απώλεια µάζας. Αντοχή σε Θλίψη Στα Σχήµατα 4-6 παρουσιάζεται η αντοχή σε θλίψη των δοκιµίων των συνθέσεων P, L1 και L2, αντίστοιχα, µετά από 28 ηµέρες (αντοχή αναφοράς), καθώς επίσης και µετά από 9 και 18 µήνες συντήρησης τους στα διαβρωτικά διαλύµατα. Τα δοκίµια της σύνθεσης P εµφάνισαν υψηλότερη αντοχή σε θλίψη σε σύγκριση µε τα δοκίµια των L1 και L2. Η αντοχή σε θλίψη είναι µικρότερη, όσο µεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα του τσιµέντου σε ασβεστόλιθο. Όπως φαίνεται από το Σχήµα 4, τα δοκίµια της σύνθεσης P παρουσίασαν φυσιολογική ανάπτυξη των αντοχών τους (αύξηση της αντοχής µε την πάροδο του χρόνου) κατά τη διάρκεια της 18µηνης παραµονής τους στα διαλύµατα (W), (SW) και (S10). Όσον αφορά στα δοκίµια που συντηρήθηκαν στα διαλύµατα (S20) και (S), υπήρξε µείωση αντοχών στους 18 µήνες. Τα δοκίµια των συνθέσεων L1 και L2, που βρίσκονταν στα διαλύµατα (S20) και (S), παρουσίασαν σηµαντική µείωση των αντοχών τους σε θλίψη στους 18 µήνες, όπως φαίνεται στο Σχήµα 5 και στο Σχήµα 6. Πρέπει να σηµειωθεί ότι η µείωση αντοχών ήταν µεγαλύτερη για την περίπτωση του διαλύµατος (S), ενώ επιπλέον η µείωση αυτή ήταν µεγαλύτερη για τα δοκίµια της σύνθεσης L2. Οι τιµές των αντοχών δείχνουν ότι το διάλυµα, που περιέχει µόνο θειικά ιόντα (S) είναι πιο διαβρωτικό από το διάλυµα θειικών ιόντων-χλωριόντων (S20). Φαίνεται ότι η παρουσία των χλωριόντων επιβραδύνει την προσβολή από τα θειικά ιόντα στις χαµηλές θερµοκρασίες. Συµπεραίνεται, επίσης, ότι η απώλεια αντοχών είναι µεγαλύτερη, όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα των διαλυµάτων συντήρησης σε θειικά ιόντα. 7

2420 2400 Μάζα (g) 2380 2360 2340 2320 2300 2280 W SW S10 S20 S 2260 0 5 10 15 20 25 30 Χρόνος (µήνες) Σχήµα 2. Μάζα δοκιµίων της σύνθεσης L1 σε συνάρτηση µε τον χρόνο παραµονής τους στα διάφορα διαλύµατα. Μάζα (g) 2430 2380 2330 2280 2230 2180 2130 2080 2030 1980 0 5 10 15 20 25 30 Χρόνος (µήνες) W SW S10 S20 S Σχήµα 3. Μάζα δοκιµίων της σύνθεσης L2 σε συνάρτηση µε τον χρόνο παραµονής τους στα διάφορα διαλύµατα. 8

60 Αντοχή σε θλίψη (MPa) 50 40 30 20 10 0 W SW S10 S20 S ιαλύµατα συντήρησης 28 ηµέρες 9 µήνες 18 µήνες Σχήµα 4. Αντοχή σε θλίψη των δοκιµίων της σύνθεσης P µετά από 28 ηµέρες (αντοχή αναφοράς), καθώς και µετά από 9 και 18 µήνες συντήρησής τους στα διάφορα διαλύµατα. Αντοχή σε θλίψη (MPa) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 W SW S10 S20 S ιαλύµατα συντήρησης 28 days 9 months 18 months Σχήµα 5. Αντοχή σε θλίψη των δοκιµίων της σύνθεσης L1 µετά από 28 ηµέρες (αντοχή αναφοράς), καθώς και µετά από 9 και 18 µήνες συντήρησής τους στα διάφορα διαλύµατα. 9

Αντοχή σε θλίψη (MPa) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 W SW S10 S20 S ιαλύµατα συντήρησης 28 ηµέρες 9 µήνες 18 µήνες Σχήµα 6. Αντοχή σε θλίψη των δοκιµίων της σύνθεσης L2 µετά από 28 ηµέρες (αντοχή αναφοράς), καθώς και µετά από 9 και 18 µήνες συντήρησής τους στα διάφορα διαλύµατα. Ταυτοποίηση Προϊόντων Φθοράς Στα φθαρµένα τµήµατα των δοκιµίων των συνθέσεων L1 και L2, ύστερα από 9 µήνες συντήρησής τους στο διάλυµα (S), προσδιορίσθηκε ο ταουµασίτης, ο οποίος αποτελεί και το κύριο προϊόν φθοράς. Εκτός από τον ταουµασίτη, βρέθηκαν, επίσης, καλσίτης, γύψος, µικρές ποσότητες χαλαζία καθώς και ίχνη µπρουσίτη (Σχήµα 6). Ύστερα από 18 µήνες, ο ταουµασίτης βρέθηκε στα δοκίµια σκυροδέµατος όλων των συνθέσεων (P, L1 και L2) τόσο στο διάλυµα θειικών ιόντων (S), όσο και στο διάλυµα θειικών ιόντων-χλωριόντων (S20). 10

T T G Q G G B T 5 15 25 35 45 55 65 Σχήµα 6. ιάγραµµα XRD υλικού από το φθαρµένο τµήµα του δοκιµίου της σύνθεσης L1 ύστερα από 9 µήνες συντήρησής του στο διάλυµα θειικών ιόντων (S). (T: ταουµασίτης, : καλσίτης, G: γύψος, Q: χαλαζίας, B: µπρουσίτης) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το σκυρόδεµα που περιέχει ασβεστόλιθο, ως κύριο συστατικό του τσιµέντου ή ως αδρανές υλικό, είναι ευάλωτο σε περιβάλλον θειικών ιόντων και χαµηλές θερµοκρασίες (σχηµατισµός ταουµασίτη). Η φθορά του σκυροδέµατος είναι τόσο εντονότερη και ταχύτερη, όσο µεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα των τσιµέντων σε ασβεστόλιθο και των διαλυµάτων συντήρησης σε θειικά ιόντα. Η παρουσία των χλωριόντων επιβραδύνει την επίδραση των θειικών ιόντων και βελτιώνει τη συµπεριφορά του σκυροδέµατος στα διαβρωτικά περιβάλλοντα. 11

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα εργασία αποτελεί τµήµα της διδακτορικής διατριβής του υποψήφιου διδάκτορα Κωνσταντίνου Σωτηριάδη, η οποία γίνεται µε τη χορήγηση υποτροφίας από το Ίδρυµα Κρατικών Υποτροφιών προς το οποίο εκφράζονται ευχαριστίες. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Bensted, J., Thaumasite-backround and nature in deterioration of cements, mortars and concretes. J. em oncr ompos, Vol. 21, Νο 2 (1999) 117-121 Ekolu, S.O., Thomas, M.D.A., Hooton, R.D., Pessimum effect of externally applied chlorides on expansion due to delayed ettringite formation: Proposed mechanism. J. em oncr Res, Vol. 36, Νο 4 (2006) 688-696 Hartshorn, S.A., Sharp, J.H., Swamy, R.N., Thaumasite formation in Portland-limestone cement pastes. J. em oncr Res, Vol. 29, No 8 (1999) 1331-1340 Kakali, G., Tsivilis, S., Skaropoulou, A., Sharp, J.H., Swamy, R.N., Parameters affecting thaumasite formation in limestone cement mortar. J. em oncr ompos, Vol. 25, No 8 (2003) 977-981 Skaropoulou, A., Tsivilis, S., Kakali, G., Sharp, J.H., Swamy, R.N., Thaumasite form of sulfate attack in limestone cement mortars: A study on long term efficiency of mineral admixtures. J. onstr Build Mater, Vol. 23, No 6 (2009) 2338-2345 Tsivilis, S., haniotakis, E., Badogiannis, E., Pahoulas, G., Ilias, A., A study on the parameters affecting the properties of Portland limestone cements. J. em oncr ompos, Vol. 21, No 2 (1999) 107-116 Tsivilis, S., Sotiriadis, K., Skaropoulou, A., Thaumasite form of sulfate attack (TSA) in limestone cement pastes. J. Eur eram Soc, Vol. 27, No 2-3 (2007) 1711-1714 Zuquan, J., Wei, S., Yunsheng, Z., Jinyang, J., Jianzhong, L., Interaction between sulfate and chloride solution attack of concretes with and without fly ash. J. em oncr Res, Vol. 37, No 8 (2007) 1223-1232 12