Ινοπλισμένα Πολυμερή από Γυαλί στο Σκυρόδεμα Επίδραση αλκαλικότητας

Ινοπλισμένα Πολυμερή από Γυαλί στο Σκυρόδεμα Επίδραση αλκαλικότητας Σωτήρης Δέμης Δρ. Πανεπιστημίου Sheffield Πανεπιστημιακός Υπότροφος Πανεπιστημίου Πατρών

Ποσοστό Σύνθετων Υλικών στη Αεροναυπηγική (%) 50 7E7 40 30 20 A380 10 0 A300 767 MD 80 757 A320 A310 737-300 A340 A330 A321 MD 11 777 (CompositN, 2004) 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Έτος

Το Πρόβλημα. Έντονο αλκαλικό περιβάλλον ισχυρός διαβρωτικός παράγοντας για τα ΙΟΠ Έκθεση ράβδων Γ-ΙΟΠ σε αλκαλικά διαλύματα εξομοίωσης νερού πόρων σκυροδέματος σε κορεσμένα διαλύματα Ca(OH) 2, NaOH Έκθεση ινών υάλου σε δοκίμια σκυροδέματος

Το Πρόβλημα. Έντονο αλκαλικό περιβάλλον ισχυρός διαβρωτικός παράγοντας για τα ΙΟΠ ίνες ρητίνη Ανάπτυξη συστατικών ενυδάτωσης OH - Αλκαλικά ιόντα (Na +, K +, Ca 2+ ) OH - OH - ίνες ρητίνη Gel of Ca(OH) 2 and/or CaCO 3

Το Πρόβλημα. Έντονο αλκαλικό περιβάλλον ισχυρός διαβρωτικός παράγοντας για τα ΙΟΠ Αλκαλικό περιβάλλον σκυροδέματος διαβρωτικός παράγοντας για τα ΙΟΠ (?) Σε τι βαθμό ρυθμό η αλκαλικότητα επηρεάζει τα ΙΟΠ? Μείωση αλκαλικότητας (ph) τι επιπτώσεις έχει στις μηχανικές ιδιότητες ΙΟΠ? Στόχος Ανάπτυξη πειραματικών πρωτοκόλλων και διερεύνηση της επίδρασης συνθηκών διαφορετικής αρχικής αλκαλικότητας στις μηχανικές ιδιότητες ράβδων Γ-ΙΟΠ στο σκυρόδεμα

Μείωση Εφελκυστικής Αντοχής (%) Έως τώρα Διερεύνηση Επίδρασης Αλκαλικότητας.. Δεν παρατηρείται πάντα μείωση εφελκυστικής αντοχής, με συνεχόμενη έκθεση σε αλκαλικά διαλύματα Δεν κατέστη δυνατό να διακριθεί κάποιο ομοιόμορφο μοτίβο 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Ίνες Υάλου Ρητίνη Περιβάλλον ph Θερμοκρασία 1 1 1 1 1 2 2.5 4 4 4 4.5 5 6 7 12 12 12 18 18 UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS S UnS UnS S UnS UnS UnS UnS UnS E-g E-g E-g E-g AR-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g V V+P V+P P - T P V P+V V V V Ep V V V U.V V V V C C C p w p w p w p w N N N p w N p w p w C p w p w Ca+C Ca+C 12.5 12.5 12.5 13 13.5 12.6 13.6 - - - 12.8-13.5 13 12.5 13.5 13.5 11.5 11.5 80 80 80 60 50 60 60-40 - - 60 60-60 60 60 23 80 Χρόνος Έκθεσης (μήνες) where, Un: Unstressed, S: Stressed E-g: E-glass fibres, AR-g: AR glass fibres V: Vinyl ester, P: Polyester Ep: Epoxy, T P: Thermoplastic Polyurethane C: Ca(OH)2, p w: simulated concrete pore water solution Ca+C: CaCO3 + Ca(OH)2 N: NaOH

Μείωση Εφελκυστικής Αντοχής (%) Έως τώρα Διερεύνηση Επίδρασης Αλκαλικότητας.. 100 90 80 70 Παρόμοια μείωση αντοχής στους 23, 60 και 80 C. 60 50 40 30 20 10 0 Ίνες Υάλου Ρητίνη Περιβάλλον Χρόνος (μήνες) ph 23 40 50 60 60 60 60 60 60 60 60 80 80 80 80 UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS E-g E-g AR-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g V V - V T P V P V U.V Ep V V V+P V+P V Ca+C N p w C p w p w p w p w p w N p w C C C Ca+C 18 4 1 12 2 6 1 2.5 12 5 12 1 1 1 18 11.5-13.5 12.5 12.6 13.5 13 13.6 13.5-13.5 12.5 12.5 12.5 11.5 Θερμοκρασία ( C) where, Un: Unstressed, S: Stressed E-g: E-glass fibres, AR-g: AR glass fibres V: Vinyl ester, P: Polyester Ep: Epoxy, T P: Thermoplastic Polyurethane C: Ca(OH)2, p w: simulated concrete pore water solution Ca+C: CaCO3 + Ca(OH)2 N: NaOH

Μείωση Εφελκυστικής Αντοχής (%) Έως τώρα Διερεύνηση Επίδρασης Αλκαλικότητας.. Σημαντική διακύμανση (spread) αποτελεσμάτων Σε γενικές γραμμές η αντοχή μειώθηκε με αύξηση της αλκαλικότητας. Αλκαλικό διάλυμα με ph 13.5, εξομοιώνοντας την αλκαλικότητα του υγειούς σκυροδέματος δείχνει να αποτελεί το πιο δραστικό επιθετικό περιβάλλον. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Ίνες Υάλου Ρητίνη Περιβάλλον Χρόνος (μήνες) Θερμοκρασία 11.5 11.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.6 12.8 13 13 13.5 13.5 13.5 13.5 13.6 UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS S UnS S UnS UnS UnS UnS UnS E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g AR-g E-g E-g V V V V V+P V+P T P V P V V U.V - V V Ca+C Ca+C C C C C p w p w p w p w p w p w p w p w p w 18 18 1 12 1 1 2 4.5 1 7 6 12 1 12 2.5 23 80 80 60 80 80 60-60 - 60 60 50 60 60 ph where, Un: Unstressed, S: Stressed E-g: E-glass fibres, AR-g: AR glass fibres V: Vinyl ester, P: Polyester Ep: Epoxy, T P: Thermoplastic Polyurethane C: Ca(OH)2, p w: simulated concrete pore water solution N: NaOH Ca+C: CaCO3 + Ca(OH)2

Μείωση Εφελκυστικής Αντοχής (%) Έως τώρα Διερεύνηση Επίδρασης Αλκαλικότητας.. 100 (Σε γενικές γραμμές ) Βυνιλεστερικές ρητίνες παρείχαν καλύτερη προστασία στις ίνες σε σχέση με εποξιδικές ή πολυεστερικές 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Χρόνος Έκθεσης Ίνες Υάλου Ρητίνη Περιβάλλον ph Θερμοκρασία V V V V V V V V V V V U.V V+P V+P V+P P T P Ep 1 4.5 18 12 6 2.5 18 4 4 7 12 12 1 1 4 1 2 5 UnS S UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS S UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS UnS E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g E-g C p w Ca+C C p w p w Ca+C N N p w p w p w C C N p w p w N 12.5 12.8 11.5 12.5 13.5 13.6 11.5 - - 13 13.5 13.5 12.5 12.5-13 12.6-80 - 23 60 60 60 80 40 - - 60 60 80 80-60 60 60 Τύπος Ρητίνης where, Un: Unstressed, S: Stressed E-g: E-glass fibres, AR-g: AR glass fibres V: Vinyl ester, P: Polyester Ep: Epoxy, T P: Thermoplastic Polyurethane C: Ca(OH)2, p w: simulated concrete pore water solution Ca+C: CaCO3 + Ca(OH)2 N: NaOH

Έως τώρα Διερεύνηση Επίδρασης Αλκαλικότητας.. Πλειονότητα ερευνητικών εργασιών βασίζεται σε: έκθεση ράβδων Γ-ΙΟΠ σε αλκαλικά διαλύματα εξομοίωσης νερού πόρων σκυροδέματος έκθεση ράβδων Γ-ΙΟΠ σε κορεσμένα διαλύματα Ca(OH) 2, NaOH Έκθεση ινών υάλου σε δοκίμια σκυροδέματος Δεν υπάρχει ένα κοινά αποδεκτό πειραματικό πρωτόκολλο Μη ύπαρξη ομοφωνίας ως προς το υπό εξέταση υλικό (είδος ινών υάλου, τύπος ρητίνης) Μη διαθέσιμες πληροφορίες λόγω θεμάτων εταιρικής εμπιστευτικότητας Δυσκολία στη σύγκριση αποτελεσμάτων Δυσκολία στη διεξαγωγή κοινών συμπερασμάτων (μοτίβων) για επίδραση παραμέτρων στη μείωση αντοχής Γ-ΙΟΠ. Αποφασίστηκε να διερευνηθεί/δημιουργηθεί η καταλληλότερη πειραματική διαδικασία για τη διερεύνηση της ανθεκτικότητας Γ-ΙΟΠ στο σκυρόδεμα

Πειραματική Διαδικασία Διευρεύνησης Ανθεκτικότητας Γ-ΙΟΠ στο σκυρόδεμα Πιλοτικές Δοκιμές Κυρίως Πειραματική Διαδικασία Δοκιμές Εφελκυσμού Δοκιμές Κάμψης Δοκιμές Συνάφειας Ανάπτυξη Χημικών Διαλυμάτων Εξομοίωσης νερού πόρων σκυροδέματος Ανάπτυξη πλήρως αυτοματοποιημένης μονάδας επιταχυνόμενης ενανθράκωσης Ράβδοι Γ-ΙΟΠ σε Χημικά διαλύματα εξομοίωσης νερού πόρων σκυροδεμάτων διαφορετικών αρχικών αλκαλικοτήτων Δοκιμές Εφελκυσμού Εκτίμηση Διείσδυσης αλκαλικών ιόντων SEM, EPMS Ράβδοι Γ-ΙΟΠ εκτεθειμένες σε - Σκυροδέματα διαφορετικής αρχικής αλκαλικότητας - Επιταχυνόμενη Ενανθράκωση Δοκιμές Συνάφειας Έλεγχος Θλιπτικής Αντοχής Σκυροδέματος και Ενανθράκωσης SEM

Ανάπτυξη Μονάδας Επιταχυνόμενης Ενανθράκωσης CO 2 valve Controller CO 2 flow to the tank CO 2 sensor 2 way electronic valve RH and Temperature sensor Data Acquisition Cylinder Valve AC Converter Radiator with cold water for temperature control αφυγραντήρας

Εξέταση δυνατότητας ελέγχου «γυμνών» στις δαγκάνες δοκιμίων Ανάλυση / υπολογισμός θλιπτικών τάσεων από δαγκάνες στη ράβδο Υπολογισμός επίδραση τους στις τάσεις στο διαμήκη άξονα ΙΟΠ (μέσω κριτηρίου Tsai-Hill) Grips μ 1 F 1 Jaws of the machine μ 2 F 2 F 2 Τ (Tensile load) F 1 μ 2 F 2 μ 1 F 1 F 1 Τ (Tensile load) F 2

Εξέταση δυνατότητας ελέγχου «γυμνών» στις δαγκάνες δοκιμίων F X (+) 1 μ 2 F 2 10 μ 2 F 2 cos (10 ) Grips μ 1 F 1 X (+) F 2 sin (10 ) μ 2 F 2 sin (10 ) F 2 Jaws of the machine μ 2 F 2 μ 1 F 1 10 F 2 cos (10 ) 10 F 2 F 1 X direction F 1 μ 2 F 2 sin (10 ) Τ (Tensile load) F 2 cos (10 ) μ 1 F 1 μ 2 F 2 μ 1 F 1 Y direction F 2 sin (10 ) μ 2 F 2 cos (10 ) F 2 F 1 Τ (Tensile load)

Transverse Stress (MPa) Εξέταση δυνατότητας ελέγχου «γυμνών» στις δαγκάνες δοκιμίων Εφελκυστική αντοχή «γυμνών» δοκιμίων 90% αντοχής δοκιμίων με προστατευτικά μέσα στα άκρα τους. σ 2 70 60 50 40 30 20 Jaws of the machine Grips μ 2 F 2 μ 1 F 1 10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Longitudinal Stress (MPa) σ 1 F 2 Τ (Tensile load) F 1

Μείωση Εφελκυστικής Αντοχής (%) ΙΟΠ σε διαλύματα Γενική Εικόνα Σημαντική μείωση εφελκυστικής αντοχή ράβδων Γ-ΙΟΠ. 5 0-5 -10-15 -20-25 -30-35 -40-45 -50 41.6% Air CO2 ph 9 ph 12 0 30 60 90 120150180210240270300330360 Χρόνος Έκθεσης (ημέρες) Έντονη επίδραση αλκαλικών ιόντων διαλύματος στη διεπιφάνεια ινών/ρητίνης Υδρόλυση της ρητίνης λόγω ιόντων ΟΗ -.

ΙΟΠ σε διαλύματα «Ευαισθησία» ρητινών στην υγρασία Χημική φύση πολυμερικών δεσμών (σημαντικός παράγοντας) Δεσμοί εστέρων (ester bonds) «αδύναμος δεσμός» πολυμεροούς Χρήση στυρένιου (styrene) σαν μονομερές για μετάβαση από υγρή φύση στη στερεή (θερμοσκληρούμενες ρητίνες) Το στυρένιο «παρέχει» σημεία για πιθανή επαφή (bonding) με υγρασία (ιόντα υδρογόνου, οξυγόνου). Πολυμερές υλικό ευπαθές σε υδρόλυση Εξασθένιση πολυμερικών δεσμών Πτώση θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης Αποκόλληση ινών/ρητίνης Διάλυση πυριτικών δεσμών ινών υάλου από μετέπειτα επίδραση αλκαλικών ιόντων.

ΙΟΠ σε διαλύματα - SEM Εικόνα ράβδου ΙΟΠ (διεπιφάνεια ινών/ρητίνης) Μερική αποκόλληση ράβδων/ινών ρητίνη ίνες

ΙΟΠ σε διαλύματα - Διείσδυση Αλκαλικών Ιόντων Electron Probe Microanalysis Element % Wt Ca 18.44 Si 26.61 K 0.25 Na 0.33 O 45.85

Βάθος διείσδυσης αλκαλικών ιόντων από εξωτερική επιφάνεια (mm) ΙΟΠ σε διαλύματα - Διείσδυση Αλκαλικών Ιόντων Διείσδυση αλκαλικών ιόντων στη διατομή της ράβδου (αντοχή 41.6% «χρήσιμη» effective διατομή ράβδου 22.2%) - 22.2 % 1,2 1,0-7.32 % - 16.1 % -15.10 % 0.71 mm 1.00 mm 0,8 0.31-6.90 mm% 0,6 S 0 - S t x 0,4 d x d -2x S t S t d 0,2 ph 9 b ph 12 0,0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Χρόνος Έκθεσης (ημέρες) b 2x b

Μείωση Εφελκυστικής Αντοχής (%) ΙΟΠ σε διαλύματα Μείωση Αντοχής 100 90 Σημαντική επίδραση αλκαλλικού περιβάλλοντος στην αντοχή Γ-ΙΟΠ. Μείωση της εφελκυστικής αντοχής έως 41.6%. Διείσδυση αλκαλικών ιόντων έως 1mm Υδρόλυση Ρητίνης 80 70 60 50 40 30 20 Περαιτέρω διερεύνηση σε πραγματικές συνθήκες σκυροδέματος. 10 0 ph 9 ph 12 1 10 100 1000 10000 Χρόνος Έκθεσης (ημέρες)

Ομαλοποιημένη Τάση Συνάφειας (MPa) Τάση Συνάφειας (MPa) ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Τάση Συνάφειας 12 10 opc μη ενανθρακωμένο οpc ενανθρακωμένο opc/ggbs ενανθρακωμένο opc/pfa ενανθρακωμένο f bn f b f cu,28d f cu, d 2 3 8 f bn Ομαλοποιημένη Τάση Συνάφειας 6 4 2 Αρχική τιμή Τάσης Συνάφειας f b Πειραματική Τάση Συνάφειας f cu,28d Mέση τιμή θλιπτικής αντοχής 28 ημερών f cu,d Mέση τιμή πειραματικής θλιπτικής αντοχής 0 12 10 1 6 11 16 21 26 Χρόνος Έκθεσης (μήνες) Παρόμοια συμπεριφορά ενανθρακομένων δοκίμίων 8 6 4 2 Αρχική τιμή Τάσης Συνάφειας Μικρή μείωση έως 6 μήνες (2.45 % - 4.9 %) Σημαντική μεταβολή σε κάποιο σημείο μετά από 6 μήνες 0 1 6 11 16 21 26 Χρόνος Έκθεσης (μήνες)

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Τάση Συνάφειας Αύξηση τάσης συνάφειας με χρόνο έκθεσης (από κάποιο χρονικό σημείο και μετά) Μείωση τάσης συνάφειας (έως 12.9%) με αρχική εξέλιξη βάθους ενανθράκωσης OPC/PFA 8 12 Τάση Συνάφειας 6 4 2 Τάση Συνάφειας (MPa) 10 8 0 0 5 10 15 20 25 30 Χρόνος Έκθεσης 6 4 2 0 100 80 60 Βάθος Ενανθράκωσης (mm) 40 20 0 0 5 10 15 20 30 25 Χρόνος Έκθεσης (μήνες) Τάση Συνάφειας 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 Βάθος Ενανθράκωσης

Βάθος Ενανθράκωσης (mm) ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Βάθος Ενανθράκωσης 120 100 Εξωτερική πλευρά πρίσματος CO 2 Εκτεθειμένη στο CO 2 επιφάνεια 80 60 40 20 Πρίσμα 100 x 100 x 500 mm 100 500 100 0 100 80 OPC OPC/GGBS OPC/PFA Θέση της ράβδου ΙΟΠ στο κέντρο κύβου Επιφάνειες Επικαλυμμένες με Κερί Τομή και Επικάλυψη με Κερί 60 40 20 Κύβος 150 mm 70.4 mm CO 2 Φενολφθαλίνη Ενανθρακωμένη περιοχή 0 0 5 10 15 20 25 30 Χρόνος Έκθεσης (μήνες) Επιφάνειες Επικαλυμμένες με Κερί Μη ενανθρακωμένη περιοχή

Ομαλοποιημένη Τάση Συνάφειας(MPa) ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Βάθους Ενανθράκωσης στη Τάση Συνάφειας 8,0 7,5 opc/pfa +10.1 % (-9.68% από μη ενανθρακωμένο) 7,0 6,5 1 μήνας opc + 2.8 %, (-12.9% από μη ενανθρακωμένο) 6,0 5,5 6 μήνες opc opc/ggbs opc/pfa 1 χρόνος 0 20 40 60 80 100 120 Βάθος Ενανθράκωσης (mm) Παρόμοια συμπεριφορά (ανεξάρτητα αρχικής αλκαλικότητας και αύξησης fcu) κατά αρχική εξέλιξη ενανθράκωσης Χημική διεργασία?

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Θλιπτικής Αντοχής στη Τάση Συνάφειας 1.20 1.15 f cu f cu ενανθρακωμένων δοκιμίων μη-ενανθρακωμένων δοκιμίων (controls) 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 OPC OPC/GGBS OPC/PFA 0 20 40 60 80 100 120 Βάθος Ενανθράκωσης (mm)

Τάση Συνάφειας (MPa) ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Θλιπτικής Αντοχής στη Τάση Συνάφειας 12 10 8 6 4 2 0 OPC (control) OPC OPC/GGBS OPC/PFA f cu f bu 0 20 40 60 80 Θλιπτική Αντοχή Σκυροδέματος (MPa)

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Θλιπτικής Αντοχής 1.20 1.15 f cu f cu ενανθρακωμένων δοκιμίων μη-ενανθρακωμένων δοκιμίων (controls) 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 OPC OPC/GGBS OPC/PFA 0 20 40 60 80 100 120 Βάθος Ενανθράκωσης (mm) Αύξηση θλιπτικής αντοχής στο ενανθρακωμένο μέρος του σκυροδέματος Δράση ενανθράκωσης μακριά από την ράβδο ΙΟΠ πρέπει να αφαιρεθεί f ' cu f cu( t) 0.15 fcu( t) d pr 100 f cu f cu(t) d pr θλιπτική αντοχή των ενανθρακωμένων δοκιμίων θλιπτική αντοχή σκυροδέματος βάθος ενανθράκωσης μετρημένο σε πρίσμα (100x100x500 mm)

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Θλιπτικής Αντοχής - Αναλυτικά f cu f bu

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Θλιπτικής Αντοχής - Αναλυτικά f cu : f bu Χημική Διεργασία Δράση Υγρασίας Εναπόθεση κρυστάλλων CaCO 3.

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Επίδραση Θλιπτικής Αντοχής - Αναλυτικά Αύξηση f bu Αύξηση f cu σκυροδέματος γύρω από περιοχή ράβδου ΙΟΠ

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα Ανάλυση Στατιστικής Σπουδαιότητας - Προσομοίωση Χρόνος έκθεσης σε επιταχυνόμενη ενανθράκωση Τύπος τσιμέντου (επίπεδο αρχικής αλκαλικότητας) Σημαντικό βάρος στη μεταβολή τάσης συνάφειας Μη σημαντικό βάρος στη μεταβολή τάσης συνάφειας Πριν ενανθράκωση φθάσει ράβδο ΙΟΠ Μη σημαντική στατιστική διαφορά Αφού ενανθράκωση φθάσει ράβδο ΙΟΠ Μη σημαντική στατιστική διαφορά Πριν και μετά ενανθράκωση φθάσει ράβδο ΙΟΠ Σημαντική στατιστική διαφορά Ύπαρξη χημικού μηχανισμού διάβρωσης των ΙΟΠ λόγω ενανθράκωσης Σημαντική Ανακάλυψη Απαιτούνται 2 προσομοιώσεις Προσομοίωμα πρόβλεψης βάθους ενανθράκωσης Προσομοίωμα πρόβλεψης επήρειας ενανθράκωσης στην τάση συνάφειας ΙΟΠ

ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Προσομοίωση Bond model f bd,r (%) : Απομένουσα τάση συνάφειας (Regression Analysis) t y (χρόνια) D (mm) f bd,r (%) f cm (t y ) (MPa) f bd,exp (MPa) f bd,r f bd,exp (MPa) f bd,real(t) f cm (t y ) : μεταβολή θλιπτικής αντοχής σκυροδέματος, λόγω χρόνου και ενανθράκωσης 28 days 5 0 8.32 100 4.6 35.7 51.1 6.81 9.30 6.81 7.87 1 1.24 Υπολογίζεται σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 2, 10 20 11.8 16.6 81.6 78.6 51.6 51.9 9.35 9.39 7.63 7.38 1.20 1.11 f cm (t) = β cc (t) f cm β cc (t) = 28 exp s 1 t 0.5 30 50 100 20.4 26.3 37.2 76.9 74.6 71.6 52.1 52.2 52.4 9.41 9.73 9.45 7.23 7.04 6.77 1.08 1.04 1.00 και αυξάνεται κατά 15% λόγω της δράσης της ενανθράκωσης f bd,exp : αναμενόμενη τάση συνάφειας (Ευρωκώδικας 2) λαμβάνοντας υπόψη την αύξηση θλιπτικής αντοχής σκυροδέματος f bd,r f bd,exp : πραγματική τάση συνάφειας f bd,real (t) : ολική απομένουσα τάση συνάφειας (λόγος της f bd,r f bd,exp μετά/πρίν ενανθράκωση φθάσει την ράβδο ΙΟΠ)

Ολική Απομένουσα Τάση Συνάφειας ΙΟΠ στο Σκυρόδεμα - Προσομοίωση f bu,r % = 0,625 1,15 exp 0.25 1 28 t 0,5 f bu,28d f cu,28d 2/3 91.6 4.33 ln t Εξισορρόπηση αρνητικών αποτελέσματα ενανθράκωσης λόγω αύξησης θλιπτικής αντοχής (λόγω χρόνου και ενανθράκωσης) κατά την διάρκεια ζωής έργου 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 όχι επικάλυψη 10 mm επικάλυψη 0,2 20 mm επικάλυψη 30 mm επικάλυψη 0,0 0 20 40 60 80 100 120 Χρόνος Έκθεσης σε Ενανθράκωση (χρόνια)

Άρα Αν και αλκαλικότητα έχει καταλυτικό ρόλο στα ΙΟΠ σε χημικά διαλύματα, στο σκυρόδεμα ο ρόλος της «έρχεται σε δεύτερη μοίρα» σε σχέση με την υγρασία. Παρόμοια συμπεριφορά διαφορετικών τύπων τσιμέντου πριν/μετά ενανθράκωση Αλκαλικότητα σκυροδέματος δεν επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό την συνάφεια ΙΟΠ Ενανθράκωση λειτουργεί σαν διακόπτης βλάβης για την συνάφεια ΙΟΠ Πριν ενανθράκωση φθάσει ράβδο ΙΟΠ μικρές αλλαγές στην συνάφεια ΙΟΠ Όταν ενανθράκωση φθάσει ράβδο ΙΟΠ σημαντική μείωση συνάφειας ΙΟΠ Αποδίδεται στη δράση υγρασίας και στην εναπόθεση κρυστάλλων CaCO 3 στην επιφάνεια ΙΟΠ. Επίδραση ενανθράκωσης στην συνάφεια ΙΟΠ εξισορροπείται λόγω αύξησης f cu (λόγω χρόνου και ενανθράκωσης) Κατά την διάρκεια ζωής έργου δεν χρειάζεται να ληφθεί υπόψη η δράση ενανθράκωσης στον υπολογισμό συντελεστών ασφαλείας στα πλαίσια κανονισμών Πρέπει όμως να ληφθεί υπόψη η δράση υγρασίας Ανάγκη σύνδεσης ανθεκτικότητας με συντελεστές ασφαλείας υλικών

Συντελεστές Ασφαλείας Γενικοί Διαφοροποίηση μόνο ανάλογα με τύπο ινών Έλλειψη διαφοροποίησης ανάλογα με επιπτώσεις επιθετικού περιβάλλοντος. Ανάπτυξη / θέσπιση Σ.Α. που να λαμβάνουν υπόψη επίδραση επιθετικών παραγόντων και μορφή /τύπο υλικών. ACI 440.2R-08 Because long-term exposure to various types of environments can reduce the tensile properties and creep-rupture and fatigue endurance of FRP laminates, the material properties used in design equations should be reduced based on the environmental exposure condition.

Συντελεστές Ασφαλείας Υλικού - ACI Αντοχή Σχεδιασμού f fu = f fu * C E Διαφοροποίηση συντελεστών ασφαλείας υλικού γ f ανάλογα με: Τύπο ινών ΙΟΠ, Περιβάλλον εφαρμογής ACI 440.2R-08

Συντελεστές Ασφαλείας Υλικού - fib bulletin 14 Αντοχή Σχεδιασμού f fd = f fk / γ f Διαφοροποίηση συντελεστών ασφαλείας υλικού γ f ανάλογα με: μορφή ΙΟΠ, «περιβαλλοντικές συνθήκες». (1) (2) Χρήση ελασμάτων σε συνήθεις συνθήκες Χρήση υφασμάτων σε συνθήκες υψηλού βαθμού ποιοτικού ελέγχου Χρήση υφασμάτων σε συνθήκες συνηθισμένου βαθμού ποιοτικού ελέγχου Χρήση οποιουδήποτε υλικού σε δύσκολες συνθήκες επιτόπου εφαρμογής Fib bulletin 14, Externally bonded FRP reinforcement for RC structures

Συντελεστές Ασφαλείας - UK Concrete Society γ mf = γ mf γ mm Διαφοροποίηση συντελεστών ασφαλείας υλικού γ f ανάλογα με: Μέθοδο παρασκευής ΙΟΠ, Τύπο ΙΟΠ

Συντελεστές Ασφαλείας Υλικού - «Νέα» Αντιμετώπιση Αντοχή Σχεδιασμού f fd = f fk / (n env γ f ) n env = 1 / ((100-R 10 )/100) n+2 n = n υγρ. + n θερμ. + n διάρκεια ζωής + n διόρθ.διάμετρο Λαμβάνεται υπόψη επίδραση υγρασίας, θερμοκρασίας Αναφέρεται συγκεκριμένη πειραματική μεθοδολογία που πρέπει να ακολουθηθεί για (πιο εμπεριστατωμένο) υπολογισμό n env. R 10 (%) Συνθήκες Υγρασίας n υγρ. Θερμοκρασία (⁰C) n θερμ. Διάρκεια Ζωής n δ.ζ. n n env,t CFRP (dry, cold environment) 5 Ξηρό -1 10 0 100 3 2 1.2 AFRP (dry, cold environment) 10 Ξηρό -1 10 0 100 3 2 1.6 GFRP (harbour, wet) 18 Υγρό 0 10 0 100 3 3 1.8

Εν κατακλείδι Επίδραση ενανθράκωσης σκυροδέματος στη τάση συνάφειας γ-ιοπ εξισορροπείται από αύξηση θλιπτικής αντοχής. Ρόλος υγρασίας καταλυτικός στην ανθεκτικότητα γ-ιοπ. Αλκαλικό περιβάλλον σκυροδέματος (παρουσία υγρασίας) υπεύθυνο για υδρόλυση ρητίνης Ανάγκη ρεαλιστικών στα επιθετικά περιβάλλοντα Σ.Α. ΙΟΠ Περαιτέρω απλοποίηση προτεινόμενης μεθόδου fib και παραμετροποίηση ανάλογα με τύπο ΙΟΠ και εφαρμογή Χρήση κατάλληλου συστήματος ινών/ρητίνης με «σεβασμό» στο επιθετικό περιβάλλον

Οι εργασίες αυτές παρουσιάστηκαν τον Ιούνιο του 1995 στα πλαίσια του μαθήματος «Ενισχύσεις Επισκευές Κατασκευών από Οπλισμένο Σκυρόδεμα», που διδάσκεται στο Ε έτος του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστήμιου Πατρών. Είναι η πρώτη φορά που επιχειρείται η εκτύπωση τους υπό μορφή πρακτικών και ως εκ τούτου διάφορες ατέλειες θα πρέπει να κοιταχθούν με συγκατάβαση. Η εκτύπωσή τους αποφασίστηκε όχι μόνο για να δώσει στους φοιτητές την ικανοποίηση της δημοσίευσης της δουλειάς τους, αλλά και γιατί το υλικό που παρουσιάζεται είναι πολύ χρήσιμο μετά από τους πρόσφατους καταστρεπτικούς σεισμούς (Κοζάνη και Αίγιο). Όμως ο αναγνώστης δεν θα πρέπει να λησμονεί ότι οι εργασίες έχουν γραφεί από φοιτητές και ως εκ τούτου το υλικό που παρουσιάζεται θα πρέπει να χρησιμοποιήται με κατάλληλη επεξεργασία. Ελπίζουμε ότι αυτός ο πρώτος τόμος αποτελεί μόνο την αρχή. Σ. Δρίτσος

Σας ευχαριστώ θερμά