ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΜΠ ΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 6 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ: ΔΟΜΗ Ε. Βιντζηλαίου (Συντονιστής), Ε. Βουγιούκας, Ε. Μπαδογιάννης
Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες Χρήσης Creative Commons. για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.
Εξαιρετικά ανομοιογενής & περίπλοκη Καθορίζει τις σημαντικότερες ιδιότητές του (αντοχή, ελαστικότητα, συστολή, ερπυσμός, ρηγμάτωση, ανθεκτικότητα σε διάρκεια) Mεταβατική ζώνη: διεπιφάνεια μεταξύ μεγάλων αδρανών και τσιμεντοπολτού (πάχος ~10-50 μm, σχεδίαση εκτός κλίμακας) Μακροσκοπική εικόνα σκυροδέματος (διάκριση σωματιδίων διαστάσεων ~0.2 mm) 3
προϊόντα της ενυδάτωσης : Πήγμα, σχηματιζόμενο με τα Α: μάζα σωματιδίων C-S-H (50-60% κ.ο. στερεού), με ενδοσωματιδιακή απόσταση 0.5-3.0 nm, 100-700 m 2 /g Η: κρύσταλλοι CH (20-25% κ.ο.), S C 4 A H 18 και C 4 AH 19, πλάτους της τάξης του 1 μm (Η = Η 2 O, S SO ) 3 C: τριχοειδή κενά (μεγέθους 10 nm έως 1 μm) Προσομοίωμα του ενυδατωμένου τσιμεντοπολτού 4
Εγκλωβισμένος αέρας Εξαγωνικοί κρύσταλλοι CH ή θειϊκών Φυσσαλίδες αέρα (αερακτικό) Ενδοστρωσιακά κενά στο C-S-H. Τριχοειδή κενά Συσσωματώση φύλλων C-S-H. Μέγιστη διάσταση φυσσαλίδων αερακτικού για αντιπαγωτική δράση Ενδοστρωσιακά κενά στο C-S-H: κενά μεταξύ των διαφόρων στρώσεων C-S-H/δεν επηρεάζουν αντοχή/διαπερατότητα/δεσμεύουν νερό μέσω δεσμών υδρογόνου (συστολή ξήρανσης/ερπυσμός). Τριχοειδή κενά: εξαρτώνται το (Ν/Τ), και από το βαθμό ενυδάτωσης. Η διάμετρος των πόρων αυξάνει με το Ν/Τ και μειώνεται με το βαθμό ενυδάτωσης. Κατανομή πόρων: μακροπόροι (> 50 nm), αντοχή και υδατοστεγανότητα μικροπόροι (<50 nm), συστολή ξήρανσης - ερπυσμό Κενά αέρα: φυσαλίδες, περίπου σφαιρικές. Εγκλωβισμένος αέρας (έως 3 nm)/αερακτικό (50-200 μm). Επηρεάζουν αντοχή / διαπερατότητα 5
Κατανομή του μεγέθους των πόρων σε ενυδατωμένους τσιμεντοπολτούς 6
Τριχοειδές νερό (σε πόρους> 50 A ): Πόρους > 50 nm - απομάκρυνση χωρίς μεταβολές όγκου- «ελεύθερο νερό» 5 nm<πόρους<50 nm: απομάκρυνση προκαλεί συστολή Προσροφώμενο νερό: φυσικά δεσμευμένο (σε διαστάσεις της τάξης μερικών μοριακών στρώσεων) στις επιφάνειες των στερεών του τσιμεντοπολτού αποβάλλεται με ξήρανση σε σχετική υγρασία <30% και προκαλεί συστολή ξήρανσης. Ενδοστρωσιακά νερό: μονομοριακή στρώση νερού μεταξύ των στρώσεων του C-S-H μέσω ισχυρών δεσμών υδρογόνου. Αποβάλλεται με ισχυρή ξήρανση (<10% RH) με αποτέλεσμα τη σημαντική συστολή του C-S-H. Χημικά δεσμευμένο νερό. Χημικά συνδεδεμένο με τα προϊόντα ενυδάτωσης. Δεν αποβάλλεται με την ξήρανση. Διάφορες μορφές νερού στη δομή του C-S-H (Feldman and Sereda 1970) 7
Ελκτικές δυνάμεις van der Waals. Αυξάνεται: με τη μείωση του πορώδους. με την ενυδάτωση (μειώνεται το τριχοειδές πορώδες) με τη μείωση του λόγου Ν/Τ. S = k 3 x S: αντοχή, k = 235 MPa, x = Vστ/(Vκεν+Vστ) = 1 α, α = Vκεν/(Vκεν+Vστ), πορώδες 8
0 ημ 0 % 7 ημ 50 % 28 ημ 75 % 1 έτος 100 % Μεταβολή τριχοειδούς πορώδους με (α) το βαθμό ενυδάτωσης και (β) με το λόγο Ν/Τ 9
Τσιμεντοπολτός: απώλεια νερού => συστολή απώλεια προσροφώμενου νερού απώλεια του τριχοειδούς νερού (πόροοι 5-50 nm) (α) Απώλεια νερού συναρτήσει σχετικής υγρασίας και (β) συστολή τσιμεντοπολτού συναρτήσει απώλειας νερού 10
Διαπερατότητα εξαρτάται απο το τριχοειδές πορώδες Σχέση θλιπτικής αντοχής, υδατοδιαπερατότητας και λόγου στερεών προς κενά 11
Αντοχ/η θλίψης (MPa) δοκίμια σκυροδέματος Φ150x300 mm, με τσιμέντο Portland 28 ημέρες Διαπερατότητα Διαπερατότητα 0.45 0.60 Λόγος Ν /Τ 1 ημέρα 0.30 0.40 0.50 0.60 Λόγος Ν/Τ 0.70 0.80 λόγος Ν/Τ Ν/Τ< N/T<0.45 0.45<N/T<0.6 N/T>0.6 Τ ρ ι χ ο ε ι δ ε ί ς Π ό ρ ο ι ασυνεχείς εν μέρει συνεχείς συνεχείς Σχέση θλιπτικής αντοχής, υδατοδιαπερατότητας και λόγου Ν/Τ 12
Μεγαλύτερο πορώδες εξαιτίας: υψηλότερου λόγου Ν/Τ κοντά στα χονδρά αδρανή προσανατολισμένων κρυστάλλων (κάθετα στην επιφάνεια των αδρανών) ΑΝΤΟΧΗ: Χαμηλότερη αντοχή λόγω αυξημένου πορώδους και ύπαρξης μικρορωγμών ΣΗΜΑΣΙΑ Αποτελεί το πάνω όριο της αντοχής του σκυροδέματος. Έυκολη επέκταση ρωγμών (έντονη ρηγμάτωση) Επηρεάζει τη δυσκαμψία του σκυροδέματος Επηρεάζει την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος 13
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα Πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση.