ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΠΟΡΩΔΟΥΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Δ.Π.Μ.Σ.): "ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ" ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΠΟΡΩΔΟΥΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥ Α. ΜΠΑΪΡΑΜΗ Διπλωματούχου Πολιτικού Μηχανικού Ε.Μ.Π. ΕΠΙΒΛΕΨΗ: Σ. ΤΣΙΜΑΣ Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΑΘΗΝΑ, Ιούλιος 2012

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Δ.Π.Μ.Σ.): "ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ" ΈΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΠΟΡΩΔΟΥΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥ Α. ΜΠΑΪΡΑΜΗ Διπλωματούχου Πολιτικού Μηχανικού Ε.Μ.Π. ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Σ. ΤΣΙΜΑΣ, Καθηγητής Ε.Μ.Π. Σ. ΤΣΙΒΙΛΗΣ, Καθηγητής Ε.Μ.Π. Κ. ΤΣΑΚΑΛΑΚΗΣ, Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΑΘΗΝΑ, Ιούλιος 2012

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία πραγματοποιήθηκε κατά κύριο λόγο στο Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Η παρασκευή των δοκιμίων έλαβε μέρος στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Ε.Τ.Σ.) του εργοστασίου (περιοχή Καμάρι Βοιωτίας) του ομίλου ΤΙΤΑΝ. Το θέμα της Μεταπτυχιακής Εργασίας ορίστηκε τον Σεπτέμβριο του 2011 και η περάτωσή της πραγματοποιήθηκε τον Ιούνιο του 2012. Από τη θέση αυτή θα ήθελα να ευχαριστήσω: Τον κ. Σ. Τσίμα, Καθηγητή της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, για την ανάθεση της παρούσας Μεταπτυχιακής Εργασίας και την πολύτιμη καθοδήγησή του σε όλα τα στάδια εκπόνησής της. Τον κ. Σ. Τσιβιλή, Καθηγητή της Σχολής Χημικών Μηχανικών, για την παραχώρηση του χώρου όπου διεξήχθη μέρος της πειραματικής διαδικασίας. Τον κ. Κ. Κορδάτο, Επίκουρο Καθηγητή της Σχολής Χημικών Μηχανικών, για τις συμβουλές του και την βοήθειά του στην πειραματική διαδικασία της ενανθράκωσης. Το προσωπικό του Εργαστήριου Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΤΙΤΑΝ) για την πολύτιμη βοήθειά τους στην παρασκευή των δοκιμίων σκυροδέματος. Τους κ. Σ. Ντάλλη και κ. Α. Αβραμίδη, για την συνεργασία τους στην πραγματοποίηση της πειραματικής διαδικασίας της ενανθράκωσης. Τα παιδιά στο εργαστήριο (Δρόσου Χ., Ζερβάκη Μ., Μασαβέτας Η.) για το ευχάριστο κλίμα συνεργασίας. Τους Δημήτρη Χ., Δανάη Α., Βασίλη Σ., και Χρήστο Μ. για την ηθική υποστήριξη και την υπομονή τους. Ευχαριστώ τέλος την Γ. Βαρδάκα για την επίβλεψη της Μεταπτυχιακής Εργασίας. Αθήνα, Ιούλιος 2012 Μπαϊράμης Χαράλαμπος

ΣΥΝΟΨΗ Στόχος της Μεταπτυχιακής Εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης μερικών βασικών συνιστωσών της ανθεκτικότητας όπως είναι οι έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές (ψύξη/απόψυξη), η ενανθράκωση, και η επίδραση του θαλάσσιου περιβάλλοντος στο πορώδες σκυρόδεμα. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, σκυροδετήθηκαν δοκίμια από 7 διαφορετικές συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος, ενώ παράλληλα σκυροδετήθηκαν και δοκίμια συμβατικού σκυροδέματος για την σύγκριση των πειραματικών μετρήσεων. Επιδιώχθηκε στις συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος που μελετήθηκαν να περιλαμβάνονται ως αδρανή, παράλληλα με τα ασβεστολιθικά αδρανή και υλικά που είτε είναι βιομηχανικά παραπροϊόντα όπως είναι η σκωρία χάλυβα είτε είναι οικοδομικά απόβλητα. Τα υλικά αυτά εξετάστηκαν σε διάφορα ποσοστά συμμετοχής. Τα πειραματικά αποτελέσματα συλλέχθηκαν μέσω πραγματοποίησης επαναλαμβανόμενων κύκλων ψύξης/απόψυξης, τοποθέτησης δοκιμίων σε περιοχές με διαφορετικές συγκεντρώσεις CO 2, και εμβάπτισης δοκιμίων σε τεχνητό θαλάσσιο περιβάλλον αντίστοιχα. Τα εξαγόμενα αποτελέσματα έδειξαν ότι η δράση παγετού στο πορώδες σκυρόδεμα επηρεάζει δυσμενώς την ανθεκτικότητά του, φθάνοντας μέχρι και το σημείο της τελικής του αποσάθρωσης-γεγονός αναμενόμενο. Η πορεία εξέλιξης αυτής της φθοράς εξαρτάται από την εκάστοτε υπό μελέτη σύνθεση και κυρίως από τις πρώτες ύλες που χρησιμοποιήθηκαν. Ακόμη, η εισχώρηση του CO 2 στα δοκίμια πορώδους σκυροδέματος φάνηκε ότι επηρεάζεται τόσο από τις συνθήκες έκθεσής τους, όσο και από την χρονική διάρκεια μελέτης τους. Στις δύο πρώτες πειραματικές διαδικασίες φάνηκε πως τα αποτελέσματα επηρεάστηκαν από την επιλογή των αδρανών. Τέλος, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική απώλεια της μάζας των δοκιμίων ή κάποια διόγκωσή τους κατά την παραμονή τους στο περιβάλλον του τεχνητού θαλασσινού νερού. Λέξεις-Κλειδιά: πορώδες σκυρόδεμα, πορώδες, ψύξη/απόψυξη, ενανθράκωση, θαλάσσιο περιβάλλον, ασβεστολιθικά αδρανή, οικοδομικά απόβλητα, σκωρία χάλυβα. i

ABSTRACT The aim of this thesis is the investigation of the impact of some basic factors of durability such as the intense temperature changes (freezing/thawing), the phenomenon of carbonization, and the effect of the marine environment on pervious concrete. To achieve this goal, samples from 7 different mix designs of pervious concrete were produced, while conventional concrete samples were also produced to compare the experimental measurements. The compositions of pervious concrete that were studied were sought to involve (in addition to conventional limestone aggregates), materials that were either industrial products (such as steel slag), or construction and demolition wastes. These products were investigated in different participation rates. The experimental results were collected by performing repeated freeze/thaw cycles, placing samples in areas with different concentrations of CO 2, and immersing in an artificial marine environment respectively. The results showed that the effect of frost on pervious concrete affects its durability, and disintegrates its structure- as it was expected. The progress of this damage depends on the composition studied, and mainly from the raw materials which were used. Furthermore, the penetration of CO 2 in pervious concrete samples depends by two factors: the exposure conditions and the location where the samples were placed. The first two experimental procedures showed that the results were affected by the choice of the aggregates. Finally, there was no significant mass loss of specimens or some expansion during their stay in the environment of artificial seawater. Keywords: pervious concrete, porous, freeze / thaw cycles, carbonization, marine environment, limestone aggregates, construction and demolition wastes, steel slag. iii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ... 1 1.1 Σκυρόδεμα... 1 1.1.1 Ορισμός του σκυροδέματος... 1 1.1.2 Πρώτες ύλες του σκυροδέματος... 2 1.1.2.1 Τσιμέντο... 2 1.1.2.2 Αδρανή υλικά... 3 1.1.2.3 Νερό ανάμιξης... 5 1.1.2.4 Βελτιωτικά ή χημικά πρόσμικτα (admixtures)... 6 1.1.2.5 Πρόσθετα συστατικά (additions)... 6 1.1.3 Βασικές ιδιότητες του σκυροδέματος... 7 1.1.3.1 Εργασιμότητα... 7 1.1.3.2 Αντοχές... 8 1.1.3.3 Πορώδες... 8 1.1.3.4 Διαπερατότητα... 9 1.1.3.5 Ανθεκτικότητα του σκυροδέματος... 11 1.2 Παράγοντες που επιδρούν στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος... 12 1.2.1 Γενικά... 12 1.2.2 Επίδραση έντονων θερμοκρασιακών μεταβολών... 12 1.2.2.1 Περιγραφή φαινομένου... 12 1.2.2.2 Έρευνες πάνω στο συμβατικό σκυρόδεμα στην ψύξη/απόψυξη.. 19 1.2.2.3 Έρευνες στον ρόλο των αδρανών στη συμπεριφορά του συμβατικού σκυροδέματος στην ψύξη/απόψυξη... 20 1.2.3 Επίδραση CO 2 φαινόμενο ενανθράκωσης... 21 1.2.3.1 Περιγραφή φαινομένου... 22 1.2.3.2 Συνέπειες ενανθράκωσης... 24 v

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.2.3.3. Μέτρηση ενανθράκωσης... 25 1.2.4 Επίδραση Θαλάσσιου Περιβάλλοντος... 26 1.2.4.1 Η διαβρωτική δράση των χλωριόντων... 26 1.2.4.2 Βιβλιογραφική ανασκόπηση... 27 1.3 Εναλλακτικά αδρανή σκυροδέματος... 29 1.3.1 Σκωρία Χάλυβα... 29 1.3.1.1 Παραγωγή των σκωριών ηλεκτρικού κλιβάνου... 31 1.3.1.2 Ιδιότητες των αδρανών σκωρίας... 32 1.3.1.3 Χρήσεις σκωριών... 35 1.3.1.4 Περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη... 36 1.3.2 Οικοδομικά απόβλητα... 37 1.3.2.1 Ιδιότητες των αδρανών οικοδομικών αποβλήτων... 39 1.3.2.2 Ιδιότητες σκυροδέματος με ανακυκλωμένα αδρανή... 41 1.4 Πορώδες σκυρόδεμα... 42 1.4.1 Ορισμός του πορώδους σκυροδέματος... 42 1.4.2 Σύσταση πορώδους σκυροδέματος... 43 1.4.3 Ιδιότητες πορώδους σκυροδέματος... 44 1.4.4 Εφαρμογές πορώδους σκυροδέματος... 47 1.4.4.1 Εφαρμογές οδοποιίας... 47 1.4.4.2 Άλλες εφαρμογές... 49 1.4.5 Περιβαλλοντικά Οφέλη-Φιλτράρισμα Ρύπων... 49 1.4.6 Οικονομικά οφέλη... 50 1.4.7 Τοποθέτηση πορώδους σκυροδέματος... 52 1.4.8 Συντήρηση... 55 1.4.9 Βιβλιογραφικές αναφορές στις παραμέτρους ανθεκτικότητας πορώδους σκυροδέματος... 55 1.4.9.1 Επίδραση έντονων θερμοκρασιακών μεταβολών στο πορώδες σκυρόδεμα... 56 1.4.9.2 Πώς μπορεί να αποφευχθεί η φθορά... 64 vi

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ... 66 Κεφάλαιο 2... 69 2.1 Περιγραφή πειραματικής διαδικασίας... 69 2.2 Υλικά / Χαρακτηρισμός... 69 2.2.1 Σύσταση τσιμέντου... 69 2.2.2 Αδρανή... 70 2.3 Μελετώμενες συνθέσεις... 72 2.3.1 Φυσικομηχανικά Χαρακτηριστικά Συνθέσεων... 74 2.4 Μορφοποίηση / κατασκευή μητρών... 75 2.5 Παρασκευή και συντήρηση δοκιμίων... 75 2.2 Μελέτη παραμέτρων ανθεκτικότητας των συνθέσεων... 78 2.2.1 Ψύξη/απόψυξη... 78 2.2.1.1 Πειραματική διαδικασία ψύξης/απόψυξης... 79 2.2.1.2 Αποτελέσματα πειραματικής διαδικασίας κύκλων ψύξης/απόψυξης... 84 2.2.1.2.1 Περιγραφή κριτηρίων... 85 2.2.1.2.2 Παρουσίαση/Συζήτηση αποτελεσμάτων ανά δοκίμιο σύνθεσης. 85 2.2.1.2.3 Παρουσίαση/Συζήτηση αποτελεσμάτων ανά σύνθεση μελέτης 151 2.2.1.3 Συμπεράσματα ψύξης/απόψυξης... 154 2.2.2 Ενανθράκωση... 158 2.2.2.1 Πειραματική διαδικασία φαινομένου ενανθράκωσης... 158 2.2.2.2 Αποτελέσματα πειραματικής διαδικασίας ενανθράκωσης... 163 2.2.2.3 Συμπεράσματα ενανθράκωσης... 177 2.2.3 Επίδραση θαλάσσιου περιβάλλοντος... 178 2.2.3.1 Πειραματική διαδικασία... 178 2.2.3.2 Αποτελέσματα πειραματικής διαδικασίας... 182 2.2.3.3 Συμπεράσματα της επίδρασης του τεχνητού θαλάσσιου περιβάλλοντος... 182 Κεφάλαιο 3 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 183 vii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 3.1 Συνολικά συμπεράσματα... 183 3.1.1 Συμπεράσματα ψύξης/απόψυξης... 183 3.1.2 Συμπεράσματα ενανθράκωσης... 186 3.1.3 Συμπεράσματα της επίδρασης του τεχνητού" θαλάσσιου περιβάλλοντος... 187 3.1.4 Προτάσεις για περαιτέρω έρευνα... 188 Κεφάλαιο 4 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 189 viii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1.1: Φυσικές ιδιότητες σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου... 33 Πίνακας 1.2: Χημική σύνθεση σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου... 33 Πίνακας 1.3: Προδιαγραφές σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου... 34 Πίνακας 1.4: Τυπική μελέτη σύνθεσης... 44 Πίνακας 1.5: Αποτελέσματα έρευνας (Kevern et al., 2008)... 64 Πίνακας 2.1: Χημική σύσταση του κλίνκερ... 70 Πίνακας 2.2: Χημική ανάλυση αδρανών... 70 Πίνακας 2.3: Ειδική επιφάνεια και μέγεθος πόρων αδρανών... 71 Πίνακας 2.4: Ποσοτική σύσταση (kg/tn) και λόγος w/c συνθέσεων... 72 Πίνακας 2.5: Μελετώμενες Συνθέσεις... 73 Πίνακας 2.6: Φυσικομηχανικά χαρακτηριστικά συνθέσεων... 74 Πίνακας 2.7: Κωδικοποίηση δοκιμίων ψύξης/απόψυξης... 79 Πίνακας 2.8: Ακόρεστες μάζες και ύψη δοκιμίων... 81 Πίνακας 2.9: Κορεσμένες μάζες και ύψη δοκιμίων (μέτρηση [0])... 81 Πίνακας 2.10: Καταγραφή θερμοκρασιών... 83 Πίνακας 2.11: Φυσικά χαρακτηριστικά δειγμάτων ψύξης/απόψυξης... 84 Πίνακας 2.12: Μάζα δοκιμίου FT-45-1... 86 Πίνακας 2.13: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-45-1 για τα δύο κριτήρια... 86 Πίνακας 2.14: Μάζα δοκιμίου FT-45-2... 90 Πίνακας 2.15: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-45-2 για τα δύο κριτήρια... 90 Πίνακας 2.16: Μάζα δοκιμίου FT-46-1... 94 Πίνακας 2.17: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-46-1 για τα δύο κριτήρια... 94 Πίνακας 2.18: Μάζα δοκιμίου FT-46-2... 98 Πίνακας 2.19: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-46-2 για τα δύο κριτήρια... 98 Πίνακας 2.20: Μάζα δοκιμίου FT-48-1... 102 Πίνακας 2.21: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-48-1 για τα δύο κριτήρια... 102 Πίνακας 2.22: Μάζα δοκιμίου FT-48-2... 106 Πίνακας 2.23: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-48-2 για τα δύο κριτήρια... 106 Πίνακας 2.24: Μάζα δοκιμίου FT-49-1... 111 Πίνακας 2.25: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-49-1 για τα δύο κριτήρια... 111 Πίνακας 2.26: Μάζα δοκιμίου FT-49-2... 115 ix

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πίνακας 2.27: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-49-2 για τα δύο κριτήρια... 115 Πίνακας 2.28: Μάζα δοκιμίου FT-50-1... 119 Πίνακας 2.29: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-50-1 για τα δύο κριτήρια... 119 Πίνακας 2.30: Μάζα δοκιμίου FT-50-2... 123 Πίνακας 2.31: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-50-2 για τα δύο κριτήρια... 123 Πίνακας 2.32: Μάζα δοκιμίου FT-51-1... 127 Πίνακας 2.33: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-51-1 για τα δύο κριτήρια... 127 Πίνακας 2.34: Μάζα δοκιμίου FT-51-2... 131 Πίνακας 2.35: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-51-2 για τα δύο κριτήρια... 131 Πίνακας 2.36: Μάζα δοκιμίου FT-52-1... 135 Πίνακας 2.37: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-52-1 για τα δύο κριτήρια... 135 Πίνακας 2.38: Μάζα δοκιμίου FT-52-2... 139 Πίνακας 2.39: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-52-2 για τα δύο κριτήρια... 139 Πίνακας 2.40: Μάζα δοκιμίου FT-53-1... 143 Πίνακας 2.41: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-53-1 για τα δύο κριτήρια... 143 Πίνακας 2.42: Μάζα δοκιμίου FT-53-2... 147 Πίνακας 2.43: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-53-2 για τα δύο κριτήρια... 147 Πίνακας 2.44: Μάζα (g) ανά σύνθεση... 151 Πίνακας 2.45: Τιμές μάζας (g) ανά σύνθεση για τα δύο κριτήρια... 151 Πίνακας 2.46: Μεταβολή ύψους ανά σύνθεση... 153 Πίνακας 2.47: Συμπεριφορά συνθέσεων στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 15%... 155 Πίνακας 2.48: Συμπεριφορά συνθέσεων στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%... 156 Πίνακας 2.49: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωσης στον αυτοσχέδιο θάλαμο... 161 Πίνακας 2.50: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωση στο πρώτο επίπεδο του υπογείου χώρου στάθμευσης... 161 Πίνακας 2.51: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωση στο δεύτερο επίπεδο του υπογείου χώρου στάθμευσης... 161 Πίνακας 2.52: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωση στον χώρο του εργαστηρίου... 162 Πίνακας 2.53: Βάθος ενανθράκωσης συμβατικού σκυροδέματος... 174 Πίνακας 2.54: Κωδικοποίηση δοκιμίων χλωριόντων... 179 Πίνακας 2.55: Μάζα δοκιμίων... 181 Πίνακας 2.56: Φυσικά χαρακτηριστικά δειγμάτων χλωριόντων... 181 x

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πίνακας 2.57: Ποσοστιαία μεταβολή μάζας συνθέσεων... 182 xi

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Διάγραμμα 2.1: Κοκκομετρική διαβάθμιση αδρανών... 72 Διάγραμμα 2.2: Κοκκομετρικές κατανομές συνθέσεων... 73 Διάγραμμα 2.3: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-45-1... 87 Διάγραμμα 2.4: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-45-1... 87 Διάγραμμα 2.5: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-45-2... 91 Διάγραμμα 2.6: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-45-2... 91 Διάγραμμα 2.7: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-46-1... 95 Διάγραμμα 2.8: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-46-1... 95 Διάγραμμα 2.9: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-46-2... 99 Διάγραμμα 2.10: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-46-2... 99 Διάγραμμα 2.11: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-48-1... 103 Διάγραμμα 2.12: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-48-1... 103 Διάγραμμα 2.13: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-48-2... 107 Διάγραμμα 2.14: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-48-2... 107 Διάγραμμα 2.15: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-49-1... 111 Διάγραμμα 2.16: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-49-1... 112 Διάγραμμα 2.17: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-49-2... 115 Διάγραμμα 2.18: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-49-2... 116 Διάγραμμα 2.19: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-50-1... 119 Διάγραμμα 2.20: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-50-1... 120 Διάγραμμα 2.21: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-50-2... 123 Διάγραμμα 2.22: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-50-2... 124 Διάγραμμα 2.23: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-51-1... 127 Διάγραμμα 2.24: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-51-1... 128 Διάγραμμα 2.25: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-51-2... 132 Διάγραμμα 2.26: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-51-2... 132 Διάγραμμα 2.27: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-52-1... 135 Διάγραμμα 2.28: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-52-1... 136 Διάγραμμα 2.29: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-52-2... 140 Διάγραμμα 2.30: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-52-2... 140 Διάγραμμα 2.31: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-53-1... 143 xii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Διάγραμμα 2.32: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-53-1... 144 Διάγραμμα 2.33: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-53-2... 147 Διάγραμμα 2.34: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-53-2... 148 Διάγραμμα 2.35: Μεταβολή μέσου όρου μάζας ανά σύνθεση... 152 Διάγραμμα 2.36: Μεταβολή μέσου όρου μάζας συνθέσεων ανά 10 κύκλους... 152 Διάγραμμα 2.37: Μεταβολή μέσου όρου ύψους συνθέσεων ανά δέκα κύκλους... 154 xiii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1.1: Συσχέτιση αντοχών θλίψης και διαπερατότητας με το πορώδες... 9 Εικόνα 1.2: Επίδραση της ποιότητας του τσιμέντου στη διαπερατότητα του σκυροδέματος... 10 Εικόνα 1.3: Θερμοκρασιακό σοκ στην επιφάνεια σκυροδέματος, προκαλούμενο από την εφαρμογή αλάτων αποπάγωσης σε παγωμένη επιφάνεια... 19 Εικόνα 2.1: Δοκιμή κάθισης πορώδους σκυροδέματος... 74 Εικόνα 2.2: Δοκιμή κάθισης συμβατικού σκυροδέματος... 74 Εικόνα 2.3: Μεταλλικοί δακτύλιοι και βάση καλουπιών... 75 Εικόνα 2.4: Ηλεκτροκίνητος αναμεικτήρας... 76 Εικόνα 2.5: Καλουπωμένα δοκίμια νωπού σκυροδέματος... 77 Εικόνα 2.6: Αφαίρεση καλουπιών... 77 Εικόνα 2.7: Θάλαμος συντήρησης... 78 Εικόνα 2.8: Κορεσμός δοκιμίων ψύξης/απόψυξης... 81 Εικόνα 2.9: Αποβολή περίσσειας νερού δοκιμίων... 81 Εικόνα 2.10: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 88 Εικόνα 2.11: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 88 Εικόνα 2.12: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 88 Εικόνα 2.13: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 88 Εικόνα 2.14: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 89 Εικόνα 2.15: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 89 Εικόνα 2.16: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 89 Εικόνα 2.17: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1... 89 Εικόνα 2.18: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 92 Εικόνα 2.19: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 92 Εικόνα 2.20: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 92 Εικόνα 2.21: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 92 Εικόνα 2.22: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 93 Εικόνα 2.23: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 93 Εικόνα 2.24: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 93 xiv

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 2.25: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2... 93 Εικόνα 2.26: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 96 Εικόνα 2.27: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 96 Εικόνα 2.28: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 96 Εικόνα 2.29: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 96 Εικόνα 2.30: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 97 Εικόνα 2.31: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 97 Εικόνα 2.32: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 97 Εικόνα 2.33: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1... 97 Εικόνα 2.34: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 100 Εικόνα 2.35: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 100 Εικόνα 2.36: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 100 Εικόνα 2.37: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 100 Εικόνα 2.38: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 101 Εικόνα 2.39: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 101 Εικόνα 2.40: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 101 Εικόνα 2.41: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2... 101 Εικόνα 2.42: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 104 Εικόνα 2.43: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 104 Εικόνα 2.44: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 104 Εικόνα 2.45: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 104 Εικόνα 2.46: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 105 Εικόνα 2.47: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 105 Εικόνα 2.48: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 105 Εικόνα 2.49: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1... 105 Εικόνα 2.50: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 108 Εικόνα 2.51: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 108 Εικόνα 2.52: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 108 Εικόνα 2.53: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 109 Εικόνα 2.54: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 109 Εικόνα 2.55: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 109 Εικόνα 2.56: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2... 109 Εικόνα 2.57: 46 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 (αστοχία)... 110 Εικόνα 2.58: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1... 112 Εικόνα 2.59: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1... 113 Εικόνα 2.60: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1... 113 xv

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 2.61: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1... 113 Εικόνα 2.62: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1... 113 Εικόνα 2.63: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1... 114 Εικόνα 2.64: 44 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 (αστοχία)... 114 Εικόνα 2.65: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2... 117 Εικόνα 2.66: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2... 117 Εικόνα 2.67: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2... 117 Εικόνα 2.68: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2... 117 Εικόνα 2.69: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2... 118 Εικόνα 2.70: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2... 118 Εικόνα 2.71: 43 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 (αστοχία)... 118 Εικόνα 2.72: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1... 120 Εικόνα 2.73: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1... 121 Εικόνα 2.74: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1... 121 Εικόνα 2.75: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1... 121 Εικόνα 2.76: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1... 121 Εικόνα 2.77: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1... 122 Εικόνα 2.78: 42 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 (αστοχία)... 122 Εικόνα 2.79: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2... 124 Εικόνα 2.80: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2... 125 Εικόνα 2.81: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2... 125 Εικόνα 2.82: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2... 125 Εικόνα 2.83: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2... 125 Εικόνα 2.84: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2... 126 Εικόνα 2.85: 42 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 (αστοχία)... 126 Εικόνα 2.86: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 128 Εικόνα 2.87: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 129 Εικόνα 2.88: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 129 Εικόνα 2.89: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 129 Εικόνα 2.90: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 129 Εικόνα 2.91: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 130 Εικόνα 2.92: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 130 Εικόνα 2.93: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1... 130 Εικόνα 2.94: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 133 Εικόνα 2.95: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 133 Εικόνα 2.96: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 133 xvi

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 2.97: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 133 Εικόνα 2.98: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 134 Εικόνα 2.99: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 134 Εικόνα 2.100: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 134 Εικόνα 2.101: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2... 134 Εικόνα 2.102: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1... 137 Εικόνα 2.103: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1... 137 Εικόνα 2.104: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1... 137 Εικόνα 2.105: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1... 137 Εικόνα 2.106: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1... 138 Εικόνα 2.107: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1... 138 Εικόνα 2.108: 43 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 (αστοχία)... 138 Εικόνα 2.109: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2... 141 Εικόνα 2.110: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2... 141 Εικόνα 2.111: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2... 141 Εικόνα 2.112: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2... 142 Εικόνα 2.113: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2... 142 Εικόνα 2.114: 36 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 (αστοχία)... 142 Εικόνα 2.116: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 145 Εικόνα 2.117: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 145 Εικόνα 2.118: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 145 Εικόνα 2.119: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 146 Εικόνα 2.120: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 146 Εικόνα 2.121: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 146 Εικόνα 2.122: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1... 146 Εικόνα 2.123: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 149 Εικόνα 2.124: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 149 Εικόνα 2.125: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 149 Εικόνα 2.126: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 149 Εικόνα 2.127: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 150 Εικόνα 2.128: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 150 Εικόνα 2.129: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 150 Εικόνα 2.130: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2... 150 Εικόνα 1.131: Εργαστήριο κονιαμάτων... 159 Εικόνα 1.132: Πρώτο επίπεδο υπόγειου χώρου στάθμευσης... 159 Εικόνα 1.133: Δεύτερο επίπεδο υπόγειου χώρου στάθμευσης... 159 xvii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εικόνα 1.134: Πλαστικό κουτί... 160 Εικόνα 1.135: Οπή εισόδου C0 2... 160 Εικόνα 1.136: Ηλεκτροκίνητος τροχός... 162 Εικόνα 1.137: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-45 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 164 Εικόνα 1.138: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-46 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 165 Εικόνα 1.139: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-48 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 166 Εικόνα 1.140: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-49 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 167 Εικόνα 1.141: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-50 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 168 Εικόνα 1.142: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-51 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 169 Εικόνα 1.143: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-52 / φαινόμενο ενανθράκωσης... 170 Εικόνα 1.144: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-53 / φαινόμενο ενανθράκωσης (1/2)... 171 Εικόνα 1.144: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-53 / φαινόμενο ενανθράκωσης (2/2)... 172 Εικόνα 1.145: Λεπτομέρειες δοκιμίων... 173 Εικόνα 1.146: Αποβολή περίσσειας νερού δοκιμίων... 180 xviii

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1 Σκυρόδεμα 1.1.1 Ορισμός του σκυροδέματος Το σκυρόδεμα είναι ένα τεχνητό δομικό υλικό, το οποίο παρασκευάζεται με την ανάμιξη τσιμέντου, αδρανών και νερού και το οποίο στερεοποιείται με τη χημική ένωση του νερού με το τσιμέντο (ενυδάτωση), εγκλωβίζοντας μέσα στη μάζα του τα αδρανή υλικά. Στον όρο αδρανή περιλαμβάνονται γενικά ή άμμος, το γαρμπίλι και τα σκύρα (χαλίκια). Εκτός από αυτά τα υλικά, το νέο Ευρωπαϊκό πρότυπο (ΕΝ 206-1, 2000) προβλέπει την προσθήκη και άλλων συστατικών (βελτιωτικά πρόσθετα-admixtures και πρόσθετα συστατικά-additions), τα οποία τροποποιούν συγκεκριμένες ιδιότητες του σκυροδέματος. Για την παρασκευή σκυροδέματος καλής ποιότητας, απαιτείται η καλή διαλογή και σύνθεση των συστατικών του καθώς επίσης και η παρασκευή, διάστρωση και συντήρηση αυτού σύμφωνα με τις ισχύουσες προδιαγραφές. Στην Ελλάδα, σχετικές οδηγίες υπάρχουν στον Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος (ΚΤΣ-97), όπου επίσης δίνονται πολλές πληροφορίες για τον 1

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ έλεγχο της ποιότητας του σκυροδέματος (Τσίμας και Τσιβιλής, 2004, Τσίμας, 2001). 1.1.2 Πρώτες ύλες του σκυροδέματος Εκτός από το τσιμέντο στις πρώτες ύλες περιλαμβάνονται, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, τα αδρανή, το νερό ανάμιξης, τα βελτιωτικά (χημικά) πρόσθετα και τα πρόσθετα συστατικά. 1.1.2.1 Τσιμέντο Το ευρωπαϊκό πρότυπο EN 197-1 (2000) δίνει τον ακόλουθο ορισμό για το τσιμέντο: Τσιμέντο είναι μια υδραυλική κονία, δηλαδή ένα λεπτοαλεσμένο ανόργανο υλικό, το οποίο όταν αναμειχθεί με νερό σχηματίζει μία πάστα που λόγω των αντιδράσεων ενυδάτωσης πήζει και σκληρύνεται έχοντας έκτοτε την ικανότητα να διατηρεί τις αντοχές της και τη σταθερότητα της ακόμα και κάτω από το νερό. Το τσιμέντο που καλύπτεται από το παραπάνω πρότυπο και ονομάζεται CEM, μπορεί (όταν αναμειχθεί με κατάλληλη αναλογία νερού και αδρανών) να δώσει σκυρόδεμα ή κονίαμα που διατηρεί την εργασιμότητα του για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια αποκτά συγκεκριμένα επίπεδα αντοχών σε συνάρτηση με το χρόνο, ενώ παράλληλα έχει αενάως σταθερότητα όγκου. Ο Ελληνικός κανονισμός τσιμέντου που ισχύει με σχετικό Προεδρικό Διάταγμα από το 1980 προβλέπει: Το τύπου Ι τσιμέντο (Πόρτλαντ) Το τύπου ΙΙ (Πόρτλαντ με έως 20% τεχνητή ή φυσική ποζολάνη) Το τύπου ΙΙΙ (Ποζολανικό τσιμέντο Πόρτλαντ) με ποσοστό ποζολάνης που κυμαίνεται από 20 έως 40% και τέλος Το τύπου ΙV που περιλαμβάνει τα τσιμέντα που είναι ανθεκτικά στην επίδραση των θειικών αλάτων. 2

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Εκτός από τα κοινά τσιμέντα που αναφέρονται στην Ελληνική αλλά και στην Ευρωπαϊκή αγορά κυκλοφορούν πολλές επιπλέον ποσότητες που έχουν εξειδικευμένες ιδιότητες, διαφοροποιημένη παραγωγή και καλύπτουν απαιτήσεις που δεν προδιαγράφονται στα κοινά τσιμέντα. Επομένως κάθε χώρα στο συγκεκριμένο πρότυπο έχει συμπεριλάβει εκτός του κλίνκερ, τα δικά της κύρια συστατικά τα οποία είναι υποπροϊόντα βασικών βιομηχανικών δραστηριοτήτων της ή αποτελούν μέρος του ορυκτού της πλούτου και τα οποία «συνεργάζονται» με το τσιμέντο βελτιώνοντας κατά περίπτωση ορισμένες από τις ιδιότητες του (ΕΝ 197-1, 2000). Ιδιότητες τσιμέντου Οι ιδιότητες του τσιμέντου διαχωρίζονται στις εξής κατηγορίες: φυσικές, χημικές και μηχανικές. Όσον αφορά στις φυσικές ιδιότητες, όπως ορίζει το πρότυπο EN 197-1 (2000), μετριέται και ελέγχεται η σταθερότητα του όγκου ή οι διογκώσεις του τσιμέντου, ο χρόνος έναρξης και λήξης της πήξης του τσιμέντου, ενώ δεν προβλέπεται κανένας έλεγχος λεπτότητας. Ως προς τις χημικές ιδιότητες, προβλέπεται από το ίδιο πρότυπο ο έλεγχος του MgO. Επιπλέον, προβλέπεται έλεγχος απώλειας πύρωσης (ΑΠ) και αδιάλυτου υπολείμματος (ΑΥ) μόνο για τους τύπους CEM I και IIΙ. Τέλος, το πρότυπο EN 197-1 (2000) ορίζει τις ακόλουθες τιμές για τις θλιπτικές αντοχές του τσιμέντου:32.5ν/mm 2, 42.5 Ν/mm 2, και 52.5 Ν/mm 2. Για τις πρώιμες αντοχές το πρότυπο ορίζει δύο κατηγορίες: τις κανονικές πρώιμες και τις υψηλές πρώιμες αντοχές που είναι τουλάχιστον 10Ν/mm 2 μεγαλύτερες από κανονικές. Η αύξηση των ορίων των πρώιμων αντοχών που παρατηρείται στο συγκεκριμένο πρότυπο πηγάζει από τις κατασκευαστικές ανάγκες για αυξημένες πρώιμες αντοχές (ΕΝ 197-1, 2000, Τσίμας και Τσιβιλής, 2004). 1.1.2.2 Αδρανή υλικά Τα αδρανή υλικά (aggregates) συνίστανται από άθραυστες ή θραυστές φυσικές ή τεχνητές ορυκτές ύλες κατάλληλες για χρήση στο σκυρόδεμα. Διακρίνονται, βάσει του προτύπου ΕΝ 1097-6, σε κανονικού βάρους με 3

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ πυκνότητα σωματιδίων μεταξύ 2000 και 3000 kg/m 3, σε ελαφροβαρή αδρανή όταν η πυκνότητα είναι μικρότερη των 2000 kg/m 3 και σε βαρέα αδρανή όταν η πυκνότητα είναι μεγαλύτερη των 3000 kg/m 3. Το σκυρόδεμα αποτελείται από αδρανή υλικά και κονία που χρησιμεύει ως συνδετική ύλη αυτών. Η ονομασία των αδρανών υλικών οφείλεται στο γεγονός ότι παραμένουν χημικά αδρανή, αντιθέτως με το τσιμέντο και το νερό, στη χημική δράση των οποίων οφείλεται η σκλήρυνση του σκυροδέματος. Τα αδρανή υλικά συνδέονται και συγκολλούνται μεταξύ τους και συμβάλλουν, μηχανικά μόνο, στην αντοχή του τελικού προϊόντος. Ως αδρανή υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν, θεωρητικά, οποιαδήποτε υλικά συγκεντρώνουν τις τρεις βασικές απαιτήσεις: επαρκή αντοχή, επαρκή πρόσφυση και χημική ανεκτικότητα με την τσιμεντοκονία. Τα καταλληλότερα πετρώματα είναι τα ασβεστολιθικά ή τα πυριτικά. Το συγγενέστερο προς την τσιμεντοκονία υλικό είναι τα πετρώματα και γι αυτό κατά κανόνα ως αδρανή υλικά για την παρασκευή του κοινού τύπου σκυροδέματος χρησιμοποιούνται συντρίμμια διάφορων πετρωμάτων. Τα πετρώματα είτε θραύονται τεχνητά (θραυστά), είτε συλλέγονται όπως βρίσκονται στη φύση (συλλεκτά). Τα καταλληλότερα πετρώματα είναι τα ασβεστολιθικά και τα πυριτικά (Φυσικά Αδρανή Natural Agggregates). Αδρανή διαφορετικής προέλευσης χρησιμοποιούνται για ειδικά σκυροδέματα, όπως τα ελαφρά ή τα βαριά σκυροδέματα ή σκυροδέματα για ειδικούς σκοπούς. Τα κύρια χαρακτηριστικά των αδρανών, που επηρεάζουν την ποιότητα του τελικού προϊόντος είναι: η αντοχή τους (αντοχή του μητρικού πετρώματος), η καθαρότητα (η ύπαρξη δηλαδή ή όχι πρόσμικτων ουσιών οι κυριότερες εκ των οποίων είναι η παιπάλη, οι οργανικές προσμίξεις και οι θειούχες ενώσεις), η πρόσφυση με την κονία, η χημική συμπεριφορά τους με άλλα συστατικά του σκυροδέματος, η κοκκομετρική τους διαβάθμιση (σχήμα και μέγεθος των κόκκων) κ.α. (EN 206-1, 2000, Τσίμας και Τσιβιλής, 2004, Τσίμας, 2001). 4

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Οι κόκκοι μπορεί να είναι στρογγυλοί, κυβόμορφοι, γωνιώδεις, πλακόμορφοι ή επιμήκεις. Από πλευράς εργασιμότητας καλύτεροι είναι οι στρογγυλοί ή κυβόμορφοι κόκκοι, ενώ από πλευράς μηχανικής αντοχής του σκυροδέματος, οι κόκκοι με ανώμαλη επιφάνεια. Δηλαδή συνολικά καλύτερα είναι τα θραυστά αδρανή με κόκκους που δεν είναι επιμήκεις και πλακοειδείς (EN 206-1, 2000, Τσίμας και Τσιβιλής, 2004, Τσίμας, 2001, Σκαροπούλου, 2002). Τα αδρανή υλικά ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων κατατάσσονται στις εξής κατηγορίες (Brown 2002): 1. Άμμος με μέγεθος κόκκων μέχρι 2,5 mm. 2. Λεπτόκοκκα σκύρα με μέγεθος κόκκων από 2,5 mm μέχρι 30 mm. Συγκεκριμένα: ριζάκι 2,5-7 mm γαρμπίλι 7-14 mm σκύρα 14-30 mm 3. Χονδρόκοκκα σκύρα με μέγεθος κόκκων 30-70 mm Δεδομένου ότι σημαντικό μέρος των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στο πειραματικό μέρος αναφέρεται στα εναλλακτικά αδρανή, κρίνεται σκόπιμο στην συνέχεια σε κάποια μορφή ξεχωριστού κεφαλαίου (κεφάλαιο 1.3) να αναφερθούν περισσότερα στοιχεία σχετικά με αυτά. 1.1.2.3 Νερό ανάμιξης Το νερό αποτελεί ένα από τα δύο ενεργά συστατικά του σκυροδέματος. Μαζί με το τσιμέντο παίρνει μέρος σε σειρά χημικών αντιδράσεων, που οδηγούν, με τη δημιουργία ένυδρων κρυστάλλων, στην πήξη και στην σκλήρυνση του μίγματος. Η βασική απαίτηση έναντι του νερού είναι να μην περιέχει συστατικά που μπορούν να βλάψουν ή να επηρεάσουν τις αντιδράσεις ενυδάτωσης. Το χρησιμοποιούμενο νερό πρέπει να ανταποκρίνεται στην προδιαγραφή ΕΝ 1008 (ΕΝ 206-1), ενώ αν γίνεται χρήση νερού από ανακύκλωση, αυτή 5

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ πρέπει να υπακούει στο παράρτημα Α της ίδιας προδιαγραφής (Τσίμας και Τσιβιλής, 2004, Τσίμας, 2001). 1.1.2.4 Βελτιωτικά ή χημικά πρόσμικτα (admixtures) Τα υλικά αυτά προστίθενται, σε μικρές ποσότητες σε σχέση με τη μάζα του τσιμέντου, κατά τη διάρκεια της ανάμιξης του σκυροδέματος με σκοπό την τροποποίηση των ιδιοτήτων κυρίως του νωπού αλλά και του σκληρυμένου σκυροδέματος. Βάσει τη κυρίας δράσης τους τα πρόσμικτα κατατάσσονται στις εξής κατηγορίες: Ρευστοποιητικά (αυξάνουν τη ρευστότητα του σκυροδέματος μειώνοντας την επιφανειακή τάση του νερού και τις δυνάμεις συνοχής μεταξύ των κόκκων του τσιμέντου) Αερακτικά (αυξάνουν τον περιεχόμενο αέρα του σκυροδέματος και την ρευστότητα αυτού) Επιβραδυντικά (απομονώνουν τις ταχύπηκτες αργιλικές ενώσεις και κυρίως το C 3 A) Επιταχυντικά (διευκολύνουν την ενυδάτωση του C 3 A ή/και των πυριτικών ενώσεων) Στεγανωτικά Εκτός από τα παραπάνω, υπάρχουν και άλλα πρόσμικτα, όπως αντιπαγετικά, διογκωτικά και αντιδιαβρωτικά (EN 206-1, 2000, Τσίμας και Τσιβιλής, 2004, Τσίμας, 2001). 1.1.2.5 Πρόσθετα συστατικά (additions) Τα συγκεκριμένα υλικά είναι λεπτομερώς διαμερισμένα ανόργανα υλικά, τα οποία χρησιμοποιούνται στο σκυρόδεμα στοχεύοντας είτε στη βελτίωση κάποιων ιδιοτήτων του είτε στην επίτευξη συγκεκριμένων ιδιοτήτων. Σύμφωνα με το ΕΝ 206-1 (2000) διακρίνονται δύο κατηγορίες προσθέτων: 6

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Τα σχεδόν αδρανή πρόσθετα (τύπου Ι, όπου υπάγονται τα φίλλερ αδρανών με προδιαγραφές σύμφωνες με το ΕΝ 12620 (2002) και τα χρώματα) και Τα πρόσθετα που έχουν ποζολανικές ή λανθάνουσες υδραυλικές ιδιότητες. Τα τελευταία (τύπου ΙΙ) περιλαμβάνουν τις ιπτάμενες τέφρες, σύμφωνα με το ΕΝ 450, και την πυριτική παιπάλη, κατά ΕΝ 13263 (EN 206-1, 2000, Τσίμας και Τσιβιλής, 2004, Τσίμας, 2001). 1.1.3 Βασικές ιδιότητες του σκυροδέματος 1.1.3.1 Εργασιμότητα Ως εργασιμότητα (workability) ή εργάσιμο χαρακτηρίζεται γενικά η ευκολία με την οποία είναι δυνατόν να μεταφερθεί, διαστρωθεί και συμπυκνωθεί το σκυρόδεμα. Σύμφωνα με άλλον ορισμό, η εργασιμότητα ορίζεται ως το έργο που απαιτείται για να υπερνικηθούν οι εσωτερικές τριβές και να επιτευχθεί πλήρης συμπύκνωση. Η εργασιμότητα είναι μια σύνθετη ιδιότητα και συνδέεται με άλλες ρεολογικές ιδιότητες, όπως οι παρακάτω: Η ρευστότητα, που σημαίνει η ευκολία ροής ενός υλικού (η ρευστότητα εξαρτάται κυρίως από την ποσότητα του νερού ανάμιξης) Η πλαστικότητα, δηλαδή η ικανότητα του υλικού να παραμορφώνεται χωρίς διακοπή της συνέχειάς του Η συνοχή, που εκφράζει το αποτέλεσμα των δυνάμεων που έλκουν τα μόρια μεταξύ τους και επομένως συντελεί στην πλαστικότητα Η εργασιμότητα δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα. Για το σκοπό αυτό έχουν προταθεί μέθοδοι με τις οποίες μετριέται μία ή περισσότερες από τις παραπάνω ιδιότητες. Η κυριότερη χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η κάθιση (slump) (Τσίμας και Τσιβιλής, 2004). 7

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1.3.2 Αντοχές Η αντοχή (strength) του σκυροδέματος σε μηχανική καταπόνηση θεωρείται ως η σημαντικότερη ιδιότητά του και δίνει μια συνολική εικόνα της ποιότητας του σκυροδέματος, επειδή συνδέεται άμεσα με τη δομή της ενυδατωμένης τσιμεντόπαστας. Η αντοχή του σκυροδέματος σε συγκεκριμένη ηλικία, συντήρηση και θερμοκρασία θεωρείται ότι εξαρτάται κατά βάση από δύο παράγοντες: το λόγο νερού προς τσιμέντο (w/c) και το βαθμό συμπύκνωσης (degree of compaction). Και οι δύο αυτοί παράγοντες επιδρούν στο πορώδες του σκυροδέματος και σε καλά συμπυκνωμένα σκυροδέματα το ποσοστό των κενών μειώνεται σημαντικά. Επομένως, η αντοχή του σκυροδέματος είναι συνάρτηση του όγκου των κενών χώρων του (voids) (Τσίμας και Τσιβιλής, 2004). 1.1.3.3 Πορώδες Το σκυρόδεμα, όπως και οι φυσικοί λίθοι, δεν είναι υλικό απόλυτα συμπαγές και πλήρες, αλλά περιέχει πλήθος από εσωτερικές κοιλότητες. Οι κοιλότητες αυτές είναι κενές από στερεό υλικό και το σύνολό τους αποτελεί το πορώδες του σκυροδέματος. Οι κοιλότητες αυτές μπορεί να περιέχουν αέρα ή να είναι γεμάτες με νερό. Το ολικό πορώδες, που χαρακτηρίζει την έκταση του πορώδους, εκφράζει το % ποσοστό ή το κλάσμα του όγκου ενός υλικού που καταλαμβάνουν οι πόροι του και δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: όπου: p: ολικό πορώδες του υλικού, V k : ο όγκος των πόρων (κενών) V: ο φαινόμενος όγκος του υλικού ρ φ : το φαινόμενο ειδικό βάρος του υλικού ρ: το ειδικό βάρος του υλικού 8

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Το πορώδες του σκυροδέματος επηρεάζει τις ιδιότητές του, κυρίως επιδρώντας στις αντοχές και στη διαπερατότητα αυτού. Η επίδραση αυτή φαίνεται στην εικόνα που ακολουθεί: Εικόνα 1.1: Συσχέτιση αντοχών θλίψης και διαπερατότητας με το πορώδες Επιπλέον, το πορώδες επηρεάζει τη χρόνια συστολή, τον ερπυσμό, την υδατοαπορροφητικότητα, την υδατοστεγανότητα, καθώς και την ανθεκτικότητα του υλικού στον παγετό. Οι περισσότερες από τις ιδιότητες του σκυροδέματος βελτιώνονται όταν, για το ίδιο ολικό πορώδες, το μέγεθος των πόρων είναι μικρότερο (επομένως το πλήθος των πόρων, για τον ίδιο όγκο, είναι μεγαλύτερο), είναι περισσότερο ομοιόμορφα κατανεμημένοι μέσα στο υλικό και το σχήμα τους πλησιάζει το σφαιρικό (Τσίμας και Τσιβιλής, 2004). 1.1.3.4 Διαπερατότητα Η διαπερατότητα του σκυροδέματος επηρεάζεται από την σύσταση του τσιμέντου, από τον λόγο w/c, από το βαθμό συμπύκνωσης, από την συντήρηση και από την ύπαρξη ρωγμών. Αναλυτικότερα για τον κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες μπορούν να αναφερθούν τα εξής: Όταν η σύσταση του τσιμέντου στο σκυρόδεμα είναι μεγαλύτερη από 300 kg/m 3, ο λόγος w/c είναι μικρός και έχει γίνει προσεκτική συντήρηση, τότε το σκυρόδεμα θα έχει μικρή διαπερατότητα. Στην επόμενη εικόνα 9

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ παρουσιάζεται η επίδραση διαφόρων τύπων τσιμέντου στη διαπερατότητα, για διάφορους χρόνους συντήρησης. Εικόνα 1.2: Επίδραση της ποιότητας του τσιμέντου στη διαπερατότητα του σκυροδέματος Όταν ο λόγος w/c υπερβεί την τιμή 0,6, τότε υπάρχει δυσανάλογη αύξηση της διαπερατότητας, επειδή αυξάνεται το μέγεθος και ο αριθμός των τριχοειδών πόρων. Το πορώδες (μέγεθος και κατανομή των πόρων) καθώς και η ποσότητα νερού που περιέχεται στους πόρους, επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη διαπερατότητα του σκυροδέματος. Συνήθως, η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος σε φυσικές και χημικές επιδράσεις μειώνεται όσο αυξάνεται η περιεκτικότητα σε τριχοειδείς πόρους. Με τη συμπύκνωση γίνεται προσπάθεια μείωσης των κενών του αέρα στο σκυρόδεμα σε περιεκτικότητα μικρότερη από 1%. Για την επίτευξη της συμπύκνωσης εφαρμόζεται δόνηση κατά τη χύτευση. Η συντήρηση του σκυροδέματος συνίσταται στη διατήρηση ευνοϊκών συνθηκών υγρασίας και θερμοκρασίας, ώστε να προχωρήσουν οι αντιδράσεις ενυδάτωσης. Η συντήρηση γίνεται με σκοπό αφενός για να συγκρατήσει το σκυρόδεμα τη σωστή υγρασία, ώστε να γίνει η ενυδάτωση του τσιμέντου και αφετέρου για να προστατευθεί το σκυρόδεμα από τις απότομες αλλαγές θερμοκρασίας. 10

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1.3.5 Ανθεκτικότητα του σκυροδέματος Η ανθεκτικότητα (durability) εκφράζει τη δυνατότητα του σκυροδέματος να διατηρεί την αντοχή και τη λειτουργικότητά του στην κατασκευή στη μέγιστη δυνατή διάρκεια. Πιο συγκεκριμένα, αναφέρεται στην ικανότητα του υλικού να μη φθείρεται από το περιβάλλον (φυσικό ή μη) στο οποίο εκτίθεται. Οι βασικότερες αιτίες φθοράς του σκυροδέματος είναι η διάβρωση του σιδηροπλισμού, η ψύξη/απόψυξη στα ψυχρά κλίματα, οι χημικές αντιδράσεις μεταξύ του ενυδατωμένου τσιμέντου και των διαβρωτικών μέσων και οι φυσικοχημικές δράσεις, που συμβαίνουν στο εσωτερικό του σκυροδέματος μεταξύ των συστατικών του. Οι βασικοί παράγοντες που ρυθμίζουν την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος είναι: Η παρουσία συνδεδεμένων πόρων Η έκθεση σε διαβρωτικό περιβάλλον Η παρουσία νερού Βάσει των προαναφερθέντων παραγόντων μπορεί να θεωρηθεί ότι η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος σχετίζεται με τα τρία παρακάτω ρευστά, που εισέρχονται σε αυτό και προκαλούν τη φθορά του: Το νερό (με τα διαβρωτικά μέσα που περιέχει) Ο ατμοσφαιρικός αέρας (CO 2, O 2 ) Το ειδικό περιβάλλον (SO 2-4, Cl - και αλκάλια) Η αντοχή στο χρόνο και στο περιβάλλον, καθώς και οι προκύπτουσες φθορές μιας κατασκευής εξαρτώνται άμεσα από το πορώδες και τη διαπερατότητα του σκυροδέματος, από τις περιβαλλοντικές συνθήκες και από τις μηχανικές, τις φυσικές και τις χημικές επιδράσεις (Τσίμας και Τσιβιλής, 2004). Στην επόμενη παράγραφο ακολουθεί η περιγραφή μερικών από τους παράγοντες που επιδρούν στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. 11

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.2 Παράγοντες που επιδρούν στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος 1.2.1 Γενικά Η ανθεκτικότητα εκφράζει τη δυνατότητα του σκυροδέματος να διατηρεί την αντοχή του και τη λειτουργικότητά του στην κατασκευή, στη μέγιστη δυνατή διάρκεια. Συγκεκριμένα αναφέρεται στην ικανότητα του υλικού να μη φθείρεται από το περιβάλλον (φυσικό ή μη) στο οποίο εκτίθεται. Η φθορά είναι το αποτέλεσμα των φυσικών και χημικών δράσεων που συμβαίνουν μεταξύ των συστατικών του σκυροδέματος και των συστατικών (διαβρωτικών μέσων) που συνιστούν το περιβάλλον όπου εκτίθεται. Εκδηλώνεται με ρωγμές και διογκώσεις στην επιφάνεια του σκυροδέματος αλλά και με μείωση της μηχανικής αντοχής του και απώλεια μάζας. Η μελέτη των διαφόρων φυσικοχημικών δράσεων της φθοράς είναι σύνθετη και απαιτεί τη συνολική και πολύπλευρη εξέτασή τους. Η κατανόηση των φαινομένων που προκαλούν τη φθορά του σκυροδέματος επιτρέπει την αναγωγή τους σε παράγοντες ανθεκτικότητας. 1.2.2 Επίδραση έντονων θερμοκρασιακών μεταβολών 1.2.2.1 Περιγραφή φαινομένου Ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος είναι οι χαμηλές θερμοκρασίες και πιο συγκεκριμένα οι εναλλαγές στις καταστάσεις του νερού (ρευστό/ στερεό) στις αλλαγές της θερμοκρασίας. Τρεις κύριοι μηχανισμοί φθοράς λόγω ψύξης/απόψυξης μπορούν να συμβούν μέσα στο σκυρόδεμα. Κύριοι μηχανισμοί φθοράς σκυροδέματος λόγω ψύξης/απόψυξης Η υδραυλική πίεση 12

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Ο πρώτος μηχανισμός είναι η υδραυλική πίεση. Καθώς το νερό παγώνει σε μεγάλους πόρους ή σε μικρορωγμές, διογκώνεται κατά 9% (Mindess et al., 2003). Όταν δημιουργηθεί πάγος στα τριχοειδή αγγεία, τα όρια τα τοιχώματα των πόρων - θα επιδιώξουν να αντισταθούν στην επέκταση. Αυτή η πίεση διαστέλλει τις ρωγμές και τους πόρους και προκαλεί αναπόφευκτη φθορά στο σκυρόδεμα. Εάν ο βαθμός κορεσμού είναι πολύ υψηλός και η δομή του υλικού δεν μπορεί να αντισταθεί στην πίεση, θα εμφανιστούν ρωγμές στο υλικό. Η πίεση μπορεί να εκτονωθεί εάν επιτραπεί στο νερό να διαφύγει μέσω των μη κορεσμένων κενών (αέρα). Εξαιτίας των χαμηλών θερμοκρασιών ένα τμήμα του νερού των πόρων της τσιμεντόπαστας έχει την τάση να παγώνει. Το παγωμένο νερό «σπρώχνει» το νερό των πόρων που βρίσκεται ακόμα σε υγρή μορφή προκειμένου να βρει χώρο να τοποθετηθεί. Εφόσον υπάρχει αρκετός χώρος (εσωτερικό πορώδες) για να χωρέσει τον επιπλέον όγκο καθώς και το νερό που μετακινείται, τουλάχιστον μέχρι να λιώσουν οι πάγοι (διαδικασία απόψυξης) το σκυρόδεμα θεωρείται ανθεκτικό έναντι του παγετού. Σε διαφορετική περίπτωση ασκούνται έντονες κρυσταλλικές πιέσεις στα τοιχώματα των πόρων, που είναι εφελκυστικές τάσεις. Όταν οι εφελκυστικές τάσεις που ασκούνται λόγω του σχηματισμού του πάγου ξεπεράσουν την εφελκυστική αντοχή του σκυροδέματος, το υλικό διαρρηγνύεται. Αρχικά προκαλούνται έντονες ρηγματώσεις, οι οποίες όμως επιτρέπουν την είσοδο επιπλέον νερού, όταν οι θερμοκρασίες αυξηθούν (φάση απόψυξης). Το επιπλέον αυτό νερό θα παγώσει με τη σειρά του όταν οι θερμοκρασίες μειωθούν (φάση ψύξης). Δημιουργούνται κατ αυτόν τον τρόπο επιπλέον κρύσταλλοι πάγου, οι οποίοι αυξάνουν περαιτέρω την εφαρμοζόμενη κρυσταλλική πίεση στο εσωτερικό του σκυροδέματος. Έτσι δημιουργείται ένας επαναλαμβανόμενος κύκλος. Δομικά στοιχεία σκυροδέματος που υπόκεινται σε επαναλαμβανόμενους κύκλους ψύξης και απόψυξης, επιτρέπουν τη διείσδυση αυξημένων ποσοτήτων νερού σε υγρή μορφή οι οποίες παγώνουν και αυξάνουν τις εφαρμοζόμενες εφελκυστικές τάσεις στο εσωτερικό τους (DeMille, 2008). Παρ όλα αυτά, ο Powers (1975) κατέληξε πως η θεωρία του DeMille δεν εφαρμόζεται στο σκυρόδεμα υψηλής ποιότητας. Όπως επισημαίνεται από τους Jacobsen και Jensen (Jacobsen and Mangor-Jensen, 1999), η 13

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ μειωμένη διαπερατότητα (μειώνοντας τον δείκτη νερό προς τσιμέντο) θα απαιτούσε ένα σύστημα με κενά αέρα, ενώ συμβαίνει το αντίθετο. Αυτό μπορεί να οφείλεται στη μείωση του βαθμού κορεσμού. Το κύριο σημείο, ωστόσο, είναι ότι υπάρχει πολύ μικρότερη παρουσία πάγου στο σκυρόδεμα με χαμηλό δείκτη νερό/τσιμέντο. Ακόμα, ο μειωμένος δείκτης νερό/τσιμέντο αυξάνει την αντοχή σε θλίψη και -σε κάποιο βαθμό- εφελκυσμό, βελτιώνοντας την ικανότητα της δομής να αναλάβει την πίεση. Η αύξηση της πίεσης του νερού στα τοιχώματα των πόρων (δηλαδή μεταξύ του πάγου και των επιφανειών των πόρων), αναφέρεται ότι αγγίζει τα 8-10 MPa (Cordon, 1966, Lindmark 1998). Το μέγεθος αυτής της πίεσης θεωρείται ότι συσχετίζεται με το ποσοστό της ψύξης (Pigeon et al. 1985) και τα χαρακτηριστικά των πόρων του συστήματος (Yamashita et al. 1997). Υψηλότερος ρυθμός ψύξης οδηγεί σε ταχύτερη ροή, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε υψηλότερη αντίσταση και κατ επέκταση σε υψηλότερη υδραυλική πίεση. Ο συνολικός αριθμός κύκλων ψύξης/απόψυξης κατά τη διάρκεια ζωής μίας κατασκευής οπλισμένου σκυροδέματος, είναι πολύ πιο σημαντικός από τη χαμηλότερη θερμοκρασία έκθεσής του. Ομοίως, τα χαρακτηριστικά των πόρων του συστήματος επηρεάζουν επίσης την αντίσταση ροής. Για παράδειγμα, η μείωση της διαπερατότητας των πόρων του συστήματος ή μία αύξηση της απόστασης μεταξύ του τόπου της ψύξης και του πλησιέστερου κενού θα οδηγήσει σε αύξηση της αντίστασης ροής και της υδραυλικής πίεσης. Η θεωρία της υδραυλικής πίεσης είναι ίσως η πιο διαδεδομένη εξήγηση για την φθορά από παγετό και την προστατευτική επίδραση των κενών αέρα. Καλύπτει επίσης τη σημασία ενός καλά κατανεμημένου συστήματος κενών αέρα, μειώνοντας τη μέγιστη απόσταση μεταφοράς νερού από μια αυθαίρετη θέση για την εκτόνωση της πίεσης. Η υδραυλική πίεση δημιουργείται ως αποτέλεσμα της αντίστασης της μήτρας στην κίνηση του νερού. Οι άλλοι δύο μηχανισμοί της φθοράς λόγω ψύξης/απόψυξης συμβαίνουν εντός της μικροδομής του σκυροδέματος, ή εντός της πάστας του τσιμέντου, ως αποτέλεσμα της ωσμωτικής πίεσης (Penttala and Rautanen, 1990) και της πίεσης ατμών. 14

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Ωσμωτική πίεση Η θερμοδυναμική βάση της ωσμωτικής πίεσης είναι εν συντομία η εξής: Η ελεύθερη ενέργεια του διαλύτη σε ένα διάλυμα είναι μικρότερη από την ελεύθερη ενέργεια του διαλύτη σε καθαρό διαλύτη. Αυτό οδηγεί, επομένως, σε μια αυθόρμητη τάση για το διαλύτη να μετακινηθεί από την σχετικά υψηλή κατάσταση ελεύθερης ενέργειας του καθαρού διαλύτη στην σχετικά χαμηλή κατάσταση ελεύθερης ενέργειας του διαλύματος. Κατά τον συγκεκριμένο μηχανισμό, καθώς ο πάγος αρχίζει να σχηματίζεται μέσα στο σκυρόδεμα, η συγκέντρωση των διαλυμένων ουσιών στο γειτονικό υπερψυγμένο νερό αυξάνεται. Καθώς οι υψηλότερες συγκεντρώσεις διαλυτών μειώνουν όλο και περισσότερο το σημείο πήξης του νερού, κάποια ποσότητα υγρού νερού παραμένει στο σκυρόδεμα, ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (Guthrie, 2002). Αν και οι διαλυμένες ουσίες διαχέονται σε αυτή την κατάσταση από περιοχές με υψηλή συγκέντρωση σε περιοχές με χαμηλή συγκέντρωση για να επιτευχθεί ισορροπία, το νερό κινείται, επίσης, από περιοχές με χαμηλή συγκέντρωση σε περιοχές μεγάλης συγκέντρωσης ως μια φυσική απάντηση στην ωσμωτική πίεση που συνδέεται με την ανισορροπία των διαλυμένων ουσιών (Guthrie, 2002). Ενώ το εισερχόμενο νερό αραιώνει τη διαλυμένη ουσία, προκαλεί επίσης μεγάλη πίεση στους πόρους που μπορεί να βλάψει το σκυρόδεμα. Η θεωρία της ωσμωτικής πίεσης ως ένας μηχανισμός φθοράς του σκυροδέματος προτάθηκε και συζητήθηκε από τον Powers (Powers, 1975, Powers, 1976) ως εξήγηση για την παρατηρούμενη, συνεχή αύξηση του πάγου σε σταθερή θερμοκρασία κάτω των 0 0 C. Όταν ο πάγος αρχίζει να σχηματίζεται στους τραχείς (τριχοειδείς ή με κοιλότητες) πόρους, θεωρήθηκε ότι διάφορα άλατα θα επικεντρωθούν στο μη παγωμένο νερό κοντά στα τοιχώματα των πόρων. Αυτή η αυξανόμενη συγκέντρωση του άλατος θα μπορούσε να προκαλέσει μια ωσμωτική πίεση, δηλαδή μια πιθανή προσπάθεια να αποκατασταθεί η ισορροπία με τον περιβάλλοντα χώρο, από τη μετάβαση του νερού από τα μη κατεψυγμένα μέρη προς τους πόρους που περιέχουν πάγο. Η ωσμωτική πίεση θα προστεθεί πάνω στην υδραυλική πίεση. Η διαδικασία έχει περιγραφεί επίσης από τον Schäfer (Schäfer, 1964). 15

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Ο σχηματισμός της ωσμωτικής πίεσης δεν εξαρτάται μόνο από τις διαφορές στη συγκέντρωση των αλάτων, αλλά και στην ύπαρξη μιας ημι-διαπερατής μεμβράνης, η οποία επιτρέπει στον διαλύτη να περάσει, αλλά όχι τα μόρια του άλατος (προς την αντίθετη κατεύθυνση). Αν και διαψεύδεται από τον Litvan (Litvan, 1976) ως ένα δυνατό αποτέλεσμα, ο Powers (Powers, 1976) αναφέρεται σε μελέτες του Verbeck, καταδεικνύοντας τις επιπτώσεις της μεμβράνης της τσιμεντόπαστας: Η μεμβράνη αντιστέκεται στην κίνηση των ιόντων αλκαλίων περισσότερο από ό,τι στα μόρια του νερού, και η ωσμωτική πίεση θα αναπτυχθεί και θα εκδηλωθεί σε όλη τη διάρκεια της διάχυσης (ιόντων) και την καταπολέμηση της διάδοσης (του νερού). Κατά συνέπεια, η πάστα του τσιμέντου φαίνεται να μπορεί να λειτουργήσει ως μια ημι-διαπερατή μεμβράνη, ακόμη και αν δεν είναι ημιπερατή με τη συμβατική έννοια. Ακόμα κι αν έρχεται σε αντίθεση με τη δυνατότητα των αποτελεσμάτων της όσμωσης μέσα στο σκυρόδεμα, ο Litvan (Litvan, 1976) ισχυρίζεται ότι η πρώτη ψύξη περιλαμβάνει τη δέσμευση μόνο του καθαρού νερού. Η "δεύτερη" ψύξη, που λαμβάνει χώρα σε περίπου -22 0 C, ισχυρίζεται, αποδίδεται στην ψύξη του υπόλοιπου ευτηκτικού διαλύματος. Η δήλωση υποστηρίζει ότι κατά τη διάρκεια της ψύξης, οι πόροι ή μέρη των πόρων μπορεί να περιέχουν διαλύματα με υψηλή (και αυξανόμενη) συγκέντρωση άλατος, προκαλώντας διαβαθμίσεις στις πυκνότητες. Οι παραπάνω περιπτώσεις, ωστόσο, αφορούν στην δημιουργία της ωσμωτικής πίεσης τυχαία στη δομή, ανάλογα με τον αντίστοιχα τυχαίο τρόπο σχηματισμού του πάγου και μιας διαδικασίας ψύξης αρκετά αργής ώστε να επιτρέψει την αυξημένη συγκέντρωση στο υπόλοιπο ενδοπορικό νερό. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τις μελέτες του Terje (Terje, 2001), ο οποίος δήλωσε ότι η ταχεία ανάπτυξη των κρυστάλλων πάγου θα ξεπερνούσε κατά πολύ την πιθανή διάχυση ιόντων άλατος στο υγρό των πόρων. Ως εκ τούτου, σύμφωνα με τα συμπεράσματά του, τα ιόντα του κάθε στοιχείου είναι πιθανόν να παγιδευτούν από τον πάγο. Αυτό υποστηρίζει την ιδέα της θερμοδυναμικής ισορροπίας μεταξύ του μη κατεψυγμένου ενδοπορικού νερού και του πάγου, η οποία είναι υπεύθυνη για την εσωτερική αναδιανομή του νερού κατά τη διάρκεια της ψύξης - και 16

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ τη συνεχιζόμενη ανάπτυξη του πάγου σε σταθερή θερμοκρασία (κάτω από 0 C). Ωστόσο, η ωσμωτική πίεση μπορεί να εξακολουθεί να ισχύει για διαβαθμίσεις των αλάτων κοντά στην επιφάνεια: Εκτεθειμένα σε διάλυμα άλατος στην επιφάνεια, τα ιόντα του άλατος, θα αρχίσουν σιγά - σιγά να διεισδύσουν στο σκυρόδεμα. Αν, αρχικά, αυτό δημιουργεί μια διαβάθμιση στο άλας, η διαβάθμιση θα δημιουργήσει μια ωσμωτική πίεση, η οποία με τη σειρά της μπορεί να προκαλέσει τη μετανάστευση του νερού από το εσωτερικό προς την επιφάνεια. Σε αυτή την περίπτωση, θα ήταν θεωρητικά δυνατή μια αύξηση του κορεσμού κοντά στην επιφάνεια (<1mm). Η ωσμωτική πίεση αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα της μετακίνησης του νερού προς τα σημεία ψύξης. Λόγω των υψηλών επιφανειακών δυνάμεων στους μικρούς πόρους, οι κρύσταλλοι πάγου δημιουργούνται πρώτα στους μεγαλύτερους πόρους. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων στο νερό των μη παγωμένων πόρων, δημιουργώντας έτσι την ωσμωτική ικανότητα που απορροφά το νερό από τους περιβάλλοντες μικρούς πόρους. Αυτό οδηγεί στη σταδιακή πλήρωση των μεγάλων πόρων κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Μόλις ένας πόρος είναι πλήρης, η περαιτέρω απορρόφηση νερού ή η δημιουργία πάγου θα προκαλέσει είτε ωσμωτική πίεση είτε εκτόνωση της πίεσης στον πόρο. Η φθορά λόγω παγετού θα επεκταθεί καθώς η πίεση ξεπερνά την αντοχή της μήτρας. Συνοψίζοντας το θέμα της ωσμωτικής πίεσης, δεν υπάρχει καμία απόδειξη ότι ωσμωτική πίεση εμφανίζεται στο συμπαγές κομμάτι του σκυροδέματος. Η συνεχής αύξηση του πάγου σε σταθερές θερμοκρασίες κάτω των 0 C είναι πιο πιθανόν να προκλήθηκε από το μη παγωμένο ενδοπορικό νερό που κινείται προς τις επιφάνειες του πάγου στους τραχείς πόρους του συστήματος, μειώνοντας έτσι την ελεύθερη ενέργεια του νερού. Διαφορική τάση ατμών Η διαφορική τάση ατμών θεωρείται ο τρίτος μηχανισμός της βλάβης της μικροδομής του σκυροδέματος. Καθώς το παγωμένο νερό έχει χαμηλότερο 17

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ χημικό δυναμικό από ότι το υπερψυγμένο νερό, έχει χαμηλότερη πίεση ατμών. Η κίνηση του νερού σε υγρή μορφή προς τις παγωμένες περιοχές συμβαίνει σε μια προσπάθεια να εξισωθεί η πίεση των ατμών μέσα στο σκυρόδεμα. Αυτή η κίνηση του νερού για να ισορροπήσει την τάση ατμών προκαλεί βλάβες στο σκυρόδεμα με τον ίδιο τρόπο που προκαλεί και η ωσμωτική πίεση (Mindess et al., 2003). Δευτερεύοντες μηχανισμοί φθοράς σκυροδέματος λόγω ψύξης/απόψυξης Πίεση Κρυστάλλωσης Η ανάπτυξη των κρυστάλλων αλατιού στους μεγαλύτερους πόρους της τσιμεντόπαστας θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στη δημιουργία πιέσεων στην φάση του στερεού άλατος (Harnik et al., 1978). Απαραίτητη προϋπόθεση θα είναι η παρουσία ενός υπερκορεσμένου διαλύματος άλατος, το οποίο παράγεται είτε από την εξάτμιση (θέρμανση) του νερού είτε από το πάγωμα του ενδοπορικού νερού (ψύξη). Στην τελευταία περίπτωση, η ψύξη και η ξήρανση των τμημάτων των πόρων του συστήματος λόγω απουσίας θερμοδυναμικής ισορροπίας, θα μπορούσε να είναι ο κινητήριος μοχλός. Οι ίδιοι μελετητές (Harnik et al., 1978), ισχυρίστηκαν ότι ο σχηματισμός των κρυστάλλων αλατιού θα ξεκινήσει στους μεγαλύτερους πόρους, όταν το διάλυμα φθάσει στον πλήρη κορεσμό του. Ανάλογη με τη μεταφορά νερού, μπορεί να πραγματοποιηθεί μια μεταφορά ιόντων αλατιού, από τους μικρότερους πόρους (τα οποία παρακωλύουν την κρυστάλλωση) προς τους κρυστάλλους αλατιού. Αν είναι δυνατόν για το διάλυμα να διεισδύσει μεταξύ των κρυστάλλων αλατιού και των γύρω ορίων, οι κρύσταλλοι μπορούν να είναι σε θέση να αναπτυχθούν και να ασκήσουν αυξανόμενη πίεση στην τσιμεντόπαστα. Δημοσιεύσεις αναφορικά με αυτό το θέμα είναι σχετικά σπάνιες, και έχει δοθεί λίγη προσοχή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Έτσι, η θεωρία αυτή δεν θεωρείται σήμερα ως μια σημαντική συμβολή στην εξήγηση της φθοράς του σκυροδέματος κατά τη διάρκεια της ψύξης/απόψυξης. 18

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Θερμοκρασιακό σοκ Η εφαρμογή στοιχείων αποπάγωσης σε μία παγωμένη επιφάνεια σκυροδέματος, καλυμμένη με πάγο, θα οδηγήσει σε θερμοκρασιακό σοκ και στη δημιουργία πιέσεων στην επιφάνεια: ο πάγος δεν θα είναι σταθερός στην παρουσία ποσοτήτων άλατος. Η απόψυξη των πάγων θα δημιουργήσει σημαντικές απώλειες θερμότητας από την επιφάνεια του σκυροδέματος. Η συγκεκριμένη απώλεια ενέργειας θα περιορίζεται στην εξωτερική στοιβάδα του σκυροδέματος, προκαλώντας σημαντική πτώση της θερμοκρασίας μέσα σε αυτό. Έτσι, υπάρχει ο κίνδυνος να εισαχθούν πιέσεις λόγω θερμοκρασιακών αλλαγών οι οποίες υπερβαίνουν την αντοχή της τσιμεντόπαστας του σκυροδέματος. Η αρχή αυτή παρουσιάζεται στην εικόνα 1.3 (Rösli, Harnik, 1980): Εικόνα 1.3: Θερμοκρασιακό σοκ στην επιφάνεια σκυροδέματος, προκαλούμενο από την εφαρμογή αλάτων αποπάγωσης σε παγωμένη επιφάνεια 1.2.2.2 Έρευνες πάνω στο συμβατικό σκυρόδεμα στην ψύξη/απόψυξη Όταν έχει σχεδιαστεί και τοποθετηθεί σωστά, το συμβατικό σκυρόδεμα είναι σχεδόν αδιαπέραστο από το νερό ως εκ τούτου, η φθορά που προκύπτει από τους κύκλους ψύξης/απόψυξης προκαλείται γενικά από το νερό που ήδη υπάρχει μέσα στη δομή του συγκεκριμένου υλικού. Αν και οι πρώτες έρευνες πίστευαν ότι η υδραυλική πίεση ήταν η κύρια αιτία της ζημίας λόγω ψύξης/απόψυξης στο συμβατικό σκυρόδεμα, οι μετέπειτα μελέτες έδειξαν ότι το μεγαλύτερο μέρος της φθοράς συνδέεται με τα φαινόμενα της ωσμωτικής πίεσης και της πίεσης ατμών (Huang, 2004). Μια άλλη πτυχή της αντοχής σε ψύξη/απόψυξη είναι οι πρόωρες αλλοιώσεις που προκαλούνται από την κυκλοφορία χημικών ουσιών αποπάγωσης στη 19

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ μήτρα της πάστας. Το νερό φέρει διαλύματα αλάτων στο σκυρόδεμα και κατά την ξήρανση, το αλάτι κρυσταλλώνεται στο σκυρόδεμα ή στα αδρανή δημιουργώντας υπερπίεση και βλάπτει τη δομή του σκυροδέματος από μέσα (Kosmatka et al. 2002). Σε μια προσπάθεια να αποφευχθούν οι βλάβες που προκαλούνται από τους κύκλους ψύξης/απόψυξης, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια τεχνική συνδεσμολογίας με μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα εσωτερικά του σκυροδέματος. Στο σκυρόδεμα με αερακτικά πρόσθετα, οι θετικές υδατικές πιέσεις των πόρων μειώνονται καθώς το κινούμενο νερό απελευθερώνεται σε αυτά τα μικρά κενά, επιτρέποντας έτσι την όσμωση και / ή την εξισορρόπηση της πίεσης ατμών, και έτσι αποφεύγονται οι φθορές σε αυτό (Mindess et al., 2003). 1.2.2.3 Έρευνες στον ρόλο των αδρανών στη συμπεριφορά του συμβατικού σκυροδέματος στην ψύξη/απόψυξη Τα αδρανή, που αποτελούν το 60% έως 75% κατ όγκο του σκυροδέματος, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην απόδοση του σκυροδέματος (Kosmatka et al., 2002). Εκτός από το να επηρεάζουν την εργασιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητές του, η αντοχή των αδρανών, η δομή των πόρων, το μέγεθος, και η κοκκομετρική διαβάθμιση επίσης επηρεάζουν σημαντικά την αντοχή του σκυροδέματος. Για την μακροπρόθεσμη απόδοση του σκυροδέματος απαιτούνται ανθεκτικά αδρανή. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, όταν τα αδρανή κορεστούν με νερό και το νερό παγώσει, αυξάνεται η υδραυλική πίεση. Εάν οι πόροι των αδρανών δεν επιτρέπουν στο νερό να κινηθεί γρήγορα σε ακόρεστες περιοχές των αδρανών, η υδραυλική πίεση υπερβαίνει την αντοχή των αδρανών προκαλώντας θραύση και φθορά. Σε γενικές γραμμές, τα μικρότερα αδρανή παρουσιάζουν μεγαλύτερες αντοχές σε ψύξη/απόψυξη από τα μεγαλύτερα μεγέθη από το ίδιο υλικό μειώνοντας το μήκος που πρέπει να διανύσει το νερό για να βγει από τα αδρανή και να ανακουφίσει την πίεση (Mehta and Monteiro 1993). Σε ορισμένους τύπους αδρανών τα άλατα αποπάγωσης βλάπτουν τη χημική δομή τους προκαλώντας φθορές. Οι διάφοροι μηχανισμοί της φθοράς λόγω της ψύξης/απόψυξης εκδηλώνονται με ρωγμές, οι οποίες είναι η πιο κοινή φθορά που προκαλείται σε αδρανή που δεν είναι ανθεκτικά σε κύκλους ψύξης/απόψυξης. Το σκυρόδεμα 20

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ αποσαθρώνεται στις κορεσμένες άκρες σχηματίζοντας συχνά το κεφαλαίο λατινικό γράμμα D (Taylor et al., 2006). Αντικαθιστώντας μόλις το 7% των χονδρόκοκκων αδρανών με λεπτόκοκκα αυξάνεται η αντίσταση σε ψύξη/απόψυξη. Ωστόσο, θα υπάρξει μείωση των κενών σε μικρό ποσοστό (Kevern 2006a, Mata and Luis, 2008). Επιπλέον, η πάστα (ή κονίαμα) πρέπει να προστατεύεται με τη χρήση αερακτικών πρόσθετων για να δημιουργηθούν επαρκή κενά στην δομή. Στις ΗΠΑ (Kevern et al., 2008), διαπιστώθηκε ότι τα χονδρόκοκκα αδρανή παίζουν μεγάλο ρόλο στην αντοχή ψύξης/απόψυξης. Στο συμβατικό σκυρόδεμα η πάστα τσιμέντου περιβάλλει τα αδρανή καταλαμβάνοντας τον συνολικό όγκο ανάμεσά τους (Kosmatka et al., 2002), ενώ η διαπερατότητα ελέγχεται κυρίως από την τσιμεντόπαστα. Για να επέλθει η φθορά των αδρανών λόγω ψύξης/απόψυξης στο συμβατικό σκυρόδεμα, το νερό πρέπει να κορέσει το σκυρόδεμα μέσω εκτεθειμένων επιφανειών ή άκρων, διαπερνώντας τον μεγάλο όγκο της τσιμεντόπαστας. Πολυάριθμες μελέτες έχουν διεξαχθεί για να διερευνηθούν τα προβλήματα της ψύξης/απόψυξης για το συμβατικό σκυρόδεμα. Παρά το γεγονός ότι αυτά τα προβλήματα δεν είναι πλήρως κατανοητά, έχει αποδειχθεί ότι τα κενά με αέρα βοηθούν στην ανθεκτικότητα σε φαινόμενα ψύξης/απόψυξης (Powers, 1949). Το όφελος των κενών με αέρα στην τσιμεντόπαστα είναι η μείωση της υδραυλικής πίεσης καθώς τα κενά με αέρα παρέχουν θέσεις διαφυγής του νερού μειώνοντας έτσι το μήκος που διανύει η ροή. Έχει επίσης αναφερθεί ότι σε έντονες περιβαλλοντικές συνθήκες, το υψηλής ποιότητας σκυρόδεμα παρουσίας κενών με αέρα μπορεί να φθαρεί από τους κύκλους ψύξης/απόψυξης όταν βρίσκεται σε κατάσταση κρίσιμου κορεσμού (Gagne et al., 2003). 1.2.3 Επίδραση CO 2 φαινόμενο ενανθράκωσης Η μείωση του ph του σκυροδέματος σε τιμές κάτω του 9,0 οφείλεται στην αντίδραση του Ca(OH) 2 του νερού των πόρων (και γενικότερα του στερεού ιστού του σκληρυμένου τσιμεντοπολτού) με το διοξείδιο του άνθρακα (CΟ 2 ) της ατμόσφαιρας, που σταδιακά διαχέεται προς το εσωτερικό του 21

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ σκυροδέματος μέσω της αέριας φάσης των πόρων. Η διαδικασία αυτή, που έχει σαν αποτέλεσμα τη μετατροπή του Ca(OH) 2 σε ανθρακικό ασβέστιο (CaCΟ 3 ), ονομάζεται ενανθράκωση του σκυροδέματος (Τάσιος και Αλιγιζάκη, 1993). 1.2.3.1 Περιγραφή φαινομένου Κατά την πήξη του τσιμέντου παράγεται ως γνωστόν υδροξείδιο του ασβεστίου- Ca(OH) 2. Το υδροξείδιο του ασβεστίου αυτό πλεονάζει στο σκυρόδεμα. Μπορεί να θεωρηθεί ότι το 25% περίπου του βάρους του τσιμέντου, υπάρχει μετά την κρυστάλλωση υπό μορφή υδροξειδίου του ασβεστίου. Αποτέλεσμα του πλεονάσματος αυτού είναι το υψηλό αλκαλικό ph του σκυροδέματος (περίπου 12,5). Όσο ο οπλισμός βρίσκεται μέσα στο αλκαλικό αυτό περιβάλλον είναι προστατευμένος από οξείδωση. Αντιδράσεις όμως με διεισδύουσες όξινες ουσίες μειώνουν διαρκώς το ph. Την μέγιστη σημασία έχει εδώ η επίδραση του CO 2. Αυτό αφομοιώνεται τριχοειδώς από την επιφάνεια του σκυροδέματος, διαλυμένο στο νερό της βροχής, συχνά μαζί και με SO 2 (σε βιομηχανικές και μολυσμένες περιοχές). Το αποτέλεσμα της απορρόφησης του CO 2 είναι η βαθμιαία εξουδετέρωση της αλκαλικότητας: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O Το μεγαλύτερο ποσοστό ενανθράκωσης παρατηρείται σε αέρα με σχετική υγρασία 50 70%. Σε ξηρό σκυρόδεμα δεν πραγματοποιείται ενανθράκωση, γιατί δεν μπορεί να συμβεί διάχυση, ενώ σε κορεσμένο με νερό σκυρόδεμα εμποδίζεται η διάχυση του CO 2 στους πόρους του. Το νερό που παράγεται από την ενανθράκωση διαχέεται στο εσωτερικό του σκυροδέματος και η ενανθράκωση συνεχίζεται σε μεγαλύτερα βάθη. Όπως προαναφέρθηκε, η ύπαρξη του Ca(OH) 2 μαζί με αυτή άλλων υδροξειδίων που υπάρχουν σε μικρότερες ποσότητες εξασφαλίζουν στους οπλισμούς ένα προστατευτικό, έντονα αλκαλικό περιβάλλον (ph 12,5). Σ αυτό το περιβάλλον ένα λεπτό στρώμα οξειδίων και υπεροξειδίων προστατεύει το χάλυβα από τη διάβρωση. Το στρώμα αυτό δε σταματά τη διάβρωση, αλλά περιορίζει σημαντικά τους ρυθμούς εξέλιξής της. Η μετατροπή όμως του Ca(OH) 2 σε ασβεστόλιθο με τη βοήθεια του ανθρακικού οξέος, που προκύπτει από την 22

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ένωση του CaO με H 2 O, μειώνει σταδιακά την αλκαλικότητα στο περιβάλλον του οπλισμού, μέχρι να τη ρίξει σε επίπεδα που η παθητική προστασία που παρέχει το επικαλυπτικό στρώμα αναιρείται. Το ph που σηματοδοτεί αυτή τη μετάβαση είναι γύρω στο 9, ενώ ένα πλήρως ενανθρακωμένο σκυρόδεμα έχει ph 8. Το δημιουργημένο ανθρακικό ασβέστιο δίνει και το όνομα της ενανθράκωσης στο φαινόμενο αυτό. Το σχηματιζόμενο ανθρακικό ασβέστιο CaCΟ 3 έχει pη που κυμαίνεται στις τιμές 7-8, με αποτέλεσμα την τελική μείωση της αλκαλικότητας του σκυροδέματος. Η ποσότητα και η ύπαρξη Η 2 Ο στο σκυρόδεμα επηρεάζει την ταχύτητα ανάπτυξης του φαινομένου. Όπως προαναφέρθηκε, το ξηρό σκυρόδεμα δε θα ενανθρακωθεί λόγω απουσίας της απαιτούμενης υγρασίας ενώ σε κορεσμένο με νερό σκυρόδεμα εμποδίζεται η διάχυση του αερίου CO 2 στους πόρους του σκυροδέματος. Το υδροξείδιο του σιδήρου έχει όγκο περίπου 2,5 φορές μεγαλύτερο του χάλυβα, με αποτέλεσμα τη διάρρηξη του σκυροδέματος, αποφλοίωση της επικαλυπτικής στρώσης του σκυροδέματος από την διόγκωση του σχηματιζόμενου υδροξειδίου του σιδήρου. Η ενανθράκωση επιταχύνεται δραστικά από πόρους, φωλιές, κακοτεχνίες, ανομοιογενή/κακή διάστρωση σκυροδέματος κ.λπ.. Αξιοσημείωτο είναι ότι η ενανθράκωση μένει απαρατήρητη για πολλά χρόνια. Μόνον όταν οξειδωθεί ο οπλισμός παρατηρούνται, αρχικά τριχοειδείς ρωγμές λόγω της αύξησης του όγκου του. Ένα βίαιο φαινόμενο (σεισμός, κρούση, κ.λπ.) αποκαλύπτει πολλές φορές, λόγω αποκολλήσεων, την κατάσταση οξείδωσης (http://www.renovat.gr/). Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα ενανθράκωσης (Τάσιος, Αλιγιζάκη, Αθήνα 1993): i. Η αυξημένη περιεκτικότητα του σκυροδέματος σε τσιμέντο μειώνει την ταχύτητα ενανθράκωσης ii. Σχέση νερού τσιμέντου (w/c): Το τσιμέντο δεσμεύει χημικά και φυσικά, περίπου το 0,4 του βάρους του σε νερό. Στην πράξη για να επιτυγχάνεται όμως εργασιμότητα συχνά αυξάνεται η σχέση αυτή σε 23

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ iii. 0,5 ή και 0,6. Το πλεονάζον και μη δυνάμενο να δεσμευτεί νερό εξατμίζεται αφήνοντας τον όγκο του σαν τριχοειδή και πόρους που αργότερα αποτελούν την αφετηρία της ενανθράκωσης Η σχετική υγρασία του αέρα καθώς και η ποιότητα και το πάχος της επικαλύψεως Η αντίδραση πραγματοποιείται παρουσία μικρής ποσότητας νερού. Το νερό που δημιουργείται μετά την αντίδραση διαχέεται στο εσωτερικό του σκυροδέματος όπως επίσης και το CO 2 μέσω της αέριας φάσης των πόρων. Αποτέλεσμα είναι το ph του σκυροδέματος να μειώνεται σε τιμές κάτω του 9,0 (περίπου 8,3). Με την διαδικασία της ενανθράκωσης, ο χάλυβας αποπαθητικοποιείται οπότε πλέον η διάβρωση είναι βέβαιη. 1.2.3.2 Συνέπειες ενανθράκωσης Η ενανθράκωση δεν αποτελεί πρόβλημα για το σκυρόδεμα αυτό καθαυτό. Απεναντίας, η μετατροπή του υδροξειδίου του ασβεστίου σε ασβεστόλιθο δίνει ένα πιο πυκνό υλικό (χαμηλό πορώδες) με μεγαλύτερη θλιπτική αντοχή. Οπότε το φαινόμενο της ενανθράκωσης σε άοπλο σκυρόδεμα ουσιαστικά αποτελεί θετικό παράγοντα καθώς αυξάνει την ανθεκτικότητα του συγκεκριμένου τύπου σκυροδέματος. Η αρνητική δράση του φαινομένου προκύπτει όσον αφορά στην αδυναμία προστασίας του οπλισμού, καθώς αποτελεί την απαρχή της διάβρωσής του. Μπορούμε να την κατατάξουμε στις χημικές διεργασίες φθοράς του οπλισμού σκυροδέματος σε αντιδιαστολή με άλλες π.χ. μηχανικές, φυσικές, βιολογικές. Σε περιοχές μάλιστα όπου υπάρχουν και χλωριούχες ενώσεις όπως σε παραθαλάσσιες περιοχές, η συνεργατική δράση ενανθράκωσης και χλωριόντων μπορεί να είναι καταιγιστική (Στρογγύλης 2009). Η πιο σοβαρή επίπτωση της ενανθράκωσης στο οπλισμένο σκυρόδεμα είναι ότι μειώνει την αλκαλικότητα του τσιμέντου με συνέπεια την οξείδωση του οπλισμού. Επίσης άλλες συνέπειες της ενανθράκωσης είναι: Αύξηση της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος (από 30-100%) Μείωση του πορώδους Αύξηση του ερπυσμού και της ταχύτητας του ερπυσμού 24

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Αυξάνεται η συστολή του σκυροδέματος λόγω της αποβολής του νερού Καθώς διαβρώνεται ο οπλισμός προκαλείται διόγκωση, η οποία με την σειρά της προκαλεί εφελκυστικές τάσεις στο σκυρόδεμα, που προκαλούν ρηγματώσεις και αποκόλληση της επικάλυψης του οπλισμού. Η οξείδωση του οπλισμού έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση της μηχανικής αντοχής του. Η περιορισμένη ενανθράκωση χαρακτηρίζεται ευεργετική, ειδικά όταν το CO 2 προέρχεται από την ατμόσφαιρα και από νερό υψηλής περιεκτικότητας άλατα. Επιπλέον, η περιορισμένη ενανθράκωση θεωρείται ότι μειώνει τη διαπερατότητα του σκυροδέματος, καθώς το ανθρακικό ασβέστιο που σχηματίζεται και είναι αδιάλυτο, πληρώνει τους πόρους και τις μικρορωγμές της δομής του σκυροδέματος. Αντίθετα η υπερβολική ενανθράκωση παρουσία δραστικού CO 2 αυξάνει τη διαπερατότητα, γιατί το όξινο ανθρακικό ασβέστιο που σχηματίζεται διευρύνει τους πόρους και τις μικρορωγμές. Σε κάθε περίπτωση η ενανθράκωση περιορίζεται με τη μείωση της διαπερατότητας του σκυροδέματος και την αποτελεσματική συμπύκνωσή του (Κοκκίνη, 2011). Η ενσωμάτωση στο σκυρόδεμα βιομηχανικών παραπροϊόντων όπως η ιπτάμενη τέφρα, η σκωρία υψικαμίνων και η πυριτική παιπάλη ως προσθέτων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αντίσταση του σκυροδέματος σε διάφορες χημικές προσβολές και κατά συνέπεια τη διάρκεια ζωής του (Maslehudin et al. 1990). 1.2.3.3. Μέτρηση ενανθράκωσης Το βάθος ενανθράκωσης μετράται με ψεκασμό με φαινολοφθαλεΐνη πάνω σε φρεσκοθραυσμένη επιφάνεια σκυροδέματος. Η φαινολοφθαλεΐνη είναι ένας άχρωμος δείκτης που χρωματίζεται με κόκκινο χρώμα σε αλκαλικό περιβάλλον (ph>9), δηλαδή σε ενανθρακωμένο σκυρόδεμα (Τάσιος, Αλιγιζάκη, Αθήνα 1993). 25

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.2.4 Επίδραση Θαλάσσιου Περιβάλλοντος Το θαλάσσιο περιβάλλον και η ύπαρξη Cl - επηρεάζουν κυρίως την ανθεκτικότητα του οπλισμένου σκυροδέματος εφόσον πραγματοποιείται η διάβρωση του οπλισμού του σκυροδέματος, με αποτέλεσμα την μείωση των τελικών αντοχών του. Ενώ η διάβρωση από χλωριόντα είναι ένας από τους κύριους μηχανισμούς φθοράς που επηρεάζουν τη μακροπρόθεσμη συμπεριφορά των εν λόγω δομών οπλισμένου σκυροδέματος(durable Concrete Structures, 1989), δεν υπάρχουν σαφείς βιβλιογραφικές αναφορές σε έρευνες σχετικά με την αρνητική επίδραση της ύπαρξης και δράσης των Cl - σε άοπλα σκυροδέματα. 1.2.4.1 Η διαβρωτική δράση των χλωριόντων Ο Mehta (Mehta, 1988) επιβεβαίωσε από την επανεξέταση ερευνών πως είναι η διαπερατότητα του οπλισμένου σκυροδέματος (και όχι η χημεία του), το κλειδί για τη συνολική διάρκεια ζωής. Οι παράγοντες της υψηλής διαπερατότητας δεν περιορίζονται στην φτωχή αναλογία σκυροδέματος, αλλά στις φτωχές μεθόδους σκυροδέτησης, όπως η ατελής ανάμειξη, η ανεπαρκής ενοποίηση και ωρίμανση μετά τη χύτευση, η ανεπαρκής κάλυψη στον χάλυβα οπλισμού, και η μη σωστή κατασκευή αρθρώσεων. Στην πράξη, το σκυρόδεμα μπορεί να εμφανίσει διάφορες μορφές ρηγμάτωσης για λόγους όπως η εγκατάσταση, η πρόωρη φόρτιση, η υπερφόρτιση, και η επαναλαμβανόμενη φόρτιση. Για να αποκτηθεί μακροχρόνια αντοχή του σκυροδέματος σε θαλάσσιες κατασκευές, ο έλεγχος των ρηγματώσεων μέσω των σωστών αναλογιών του μείγματος και της μεθόδου σκυροδέτησης είναι εφάμιλλης σημασίας όσο και ο έλεγχος της διαπερατότητας του σκυροδέματος. Έκθεση σε θαλάσσιο περιβάλλον Οι παράκτιες κατασκευές από σκυρόδεμα εκτίθενται σε χλωριόντα από το θαλασσινό νερό σε τέσσερις συνθήκες έκθεσης: υποθαλάσσια ζώνης παλιρροιακής ζώνης 26

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ παφλασμού κυμάτων και παράκτιας ζώνης Οι υποθαλάσσιες δομές υπόκεινται σε συνεχή και άμεση επαφή με το θαλασσινό νερό. Τα χλωριόντα διεισδύουν στο σκυρόδεμα, κυρίως από τη διάχυση ιόντων, και σε κάποιο βαθμό, της διείσδυσης των διαλυμάτων άλατος. Η επιφάνεια του εκτιθέμενου σκυροδέματος μπορεί να σχηματίσει προστατευτικές επιφάνειες με χαμηλή διαπερατότητα λόγω αντιδράσεων ανταλλαγής ιόντων με άλλες ενώσεις του θαλασσινού νερού, με αποτέλεσμα την δημιουργία επιστρώσεων Mg(OH) 2 και CaCO 3 υπό μορφή φιλμ. Ως εκ τούτου, το ποσοστό διείσδυσης των χλωριόντων σε αυτές τις δομές είναι συχνά πολύ χαμηλότερη από ότι εκτιμάται από τα εργαστηριακά πειράματα, όπου δεν υπάρχουν προστατευτικές δομές λόγω μεθόδου δοκιμής. Εφαρμογές σε παλιρροιακές περιοχές ή σε περιοχές με έντονους κυματισμούς υπόκεινται σε κυκλική έκθεση σε θαλασσινό νερό. Η διείσδυση χλωριόντων στο σκυρόδεμα πραγματοποιείται από την τριχοειδή απορρόφηση του θαλασσινού νερού με άμεση επαφή. Η τριχοειδής απορρόφηση κερδίζει έδαφος όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός ξήρανσης ανάμεσα στις περιόδους επαφής με το θαλασσινό νερό. Οι παράκτιες δομές μπορεί να υπόκεινται σε επαφή με μια σημαντική συγκέντρωση χλωριόντων στην ατμόσφαιρα, η οποία μπορεί να εναποτεθεί ή να έρθει σε επαφή με την επιφάνεια του σκυροδέματος μέσω των βροχοπτώσεων. Η διείσδυση των χλωριόντων στο σκυρόδεμα υποστηρίζεται από την τριχοειδή απορρόφηση του θαλασσινού νερού σε άμεση επαφή. Κατά τις μεγάλες περιόδους ξήρανσης, η ενανθρακωμένη επιφάνεια του σκυροδέματος μπορεί να οδηγήσει στην απελευθέρωση των δεσμευμένων χλωριόντων στην ενανθρακωμένη ζώνη. Υπάρχουν συνθήκες έκθεσης, όπου το σκυρόδεμα είναι σε επαφή με το θαλασσινό νερό υπό σημαντική υδροστατική πίεση (Chloride Resistance of Concrete,2009). 1.2.4.2 Βιβλιογραφική ανασκόπηση Μια μελέτη που διεξήχθη στη Νορβηγία από το Εργαστήριο Veritec (Espelid and Nilsen, 1988) σχετικά με την επίδραση των στατικών και δυναμικών φορτίων στην διάβρωση του οπλισμένου σκυροδέματος σε διάφορες εκθέσεις διαπίστωσε ότι για πλήρως βυθισμένο σκυρόδεμα, η διάχυση του 27

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ οξυγόνου στον ενσωματωμένο χάλυβα ήταν σχεδόν εντελώς περιορισμένη, λόγω αποκλεισμού των πόρων και των ρωγμών με το σχηματισμό των ασβεστολιθικών προϊόντων στην επιφάνεια του σκυροδέματος. Καμία μορφή διάβρωσης δεν βρέθηκε και ο κίνδυνος των εντοπισμένων επιθέσεων στον χάλυβα ήταν αμελητέος. Οι προϋποθέσεις για την διάβρωση του σκυροδέματος που βρίσκεται σε διαφορετικές περιβαλλοντικές ζώνες διαφέρουν από εκείνες που υπάρχουν σε μία εντελώς βυθισμένη δομή που οφείλεται σε μια πιο άφθονη παροχή οξυγόνου. Τέλος, αναφέρθηκε πως δεν υπάρχουν σημαντικές επιπτώσεις λόγω φόρτισης στην συμπεριφορά στη διάβρωση τόσο στη βυθισμένη δομή στο θαλάσσιο νερό όσο και στη δομή που μελετήθηκε σε ταυτόχρονη παρουσία διαφορετικών περιβαλλοντικών ζωνών. Η δέσμευση των χλωριόντων από το τσιμέντο στο σκυρόδεμα μπορεί να επηρεάσει το ρυθμό εισόδου τους, καθώς και το οριακό τους επίπεδο, τα οποία με τη σειρά τους καθορίζουν το χρόνο έναρξης της διάβρωσης του οπλισμού, που προκαλείται από αυτά. Ενώ η δέσμευση των χλωριόντων μειώνει την περιεκτικότητα σε ελεύθερα χλωριόντα μέσα στο σκυρόδεμα, εν τούτοις μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει τη συνολική περιεκτικότητα σε χλωριόντα, σε συνάρτηση με την απόσταση από την επιφάνεια του σκυροδέματος. Η συνολική περιεκτικότητα σε χλωριόντα εξαρτάται από την περίοδο της διάχυσης και από την τιμή του συντελεστή διάχυσης (Glass and Buenfeld, 2000). Επειδή στις αντιδράσεις διάβρωσης σημαντικό ρόλο διαδραματίζει η ποσότητα των ελεύθερων χλωριόντων παρά τα συνολικά χλωριόντα, που είναι παρόντα στο διάλυμα των πόρων του σκυροδέματος, οι χρόνοι έναρξης της διάβρωσης εξαρτώνται από παράγοντες που επηρεάζουν την ικανότητα του σκυροδέματος για δέσμευση των χλωριόντων. Για παράδειγμα, έχει δειχθεί ότι ο χρόνος έναρξης της διάβρωσης του χάλυβα σε τσιμέντα με διαφορετικά C 3 A είναι ισχυρή συνάρτηση της περιεκτικότητας του τσιμέντου σε C 3 A. Για μια αύξηση της περιεκτικότητας σε C 3 A από 2% σε 14% και της περιεκτικότητας των συνολικών χλωριόντων κατά 1,2%, η ικανότητα δέσμευσης των χλωριόντων και ο χρόνος έναρξης της διάβρωσης του οπλισμού αυξήθηκαν κατά 2,43 και 2,45 φορές αντιστοίχως. Άλλοι παράγοντες, που επηρεάζουν την ικανότητα 28

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ δέσμευσης χλωριόντων του τσιμέντου, είναι η περιεκτικότητά του σε αλκάλια, το επίπεδο μόλυνσης από θειικά ιόντα, η θερμοκρασία έκθεσης, ο βαθμός ενανθράκωσης κ.α.. Όλοι αυτοί οι παράγοντες με τη σειρά τους επηρεάζουν την οριακή περιεκτικότητα σε χλωριόντα για την έναρξη της διάβρωσης (Hussain et al., 1995). Εκτός, όμως, από τα ελεύθερα χλωριόντα, τα δεσμευμένα χλωριόντα μπορούν, επίσης, να συμμετάσχουν στην έναρξη της διάβρωσης, όταν λαμβάνουν χώρα μεταβολές του ph, οι οποίες οδηγούν στην κατάρρευση του παθητικού φιλμ του οπλισμού. Οι φάσεις, που περιέχουν δεσμευμένα χλωριόντα, είναι πολύ όμοιες με εκείνες του υδροξιδίου του ασβεστίου και οι διαλυτότητές τους εξαρτώνται από το ph. Συνεπώς, η πλειονότητα των δεσμευμένων χλωριόντων απελευθερώνεται με μία σχετικά μικρή ελάττωση του ph. Τουλάχιστον δύο φάσεις του ενυδατωμένου αμιγούς τσιμέντου Portland (PC) απελευθερώνουν δεσμευμένα χλωριόντα πριν το ph πέσει στο 11. Με αυτόν τον τρόπο οι εν λόγω φάσεις επιδρούν στη χημεία του διαλύματος των πόρων. Η απελευθέρωση των χλωριόντων σε τόσο υψηλή τιμή του ph, συγκρινόμενη με εκείνη που απαιτείται για την καταστροφή του παθητικού φιλμ, δείχνει ότι ο κίνδυνος για διάβρωση, που παρουσιάζεται από τα δεσμευμένα χλωριόντα, μπορεί να είναι ο ίδιος με αυτόν που παρουσιάζεται από τα ελεύθερα χλωριόντα στο σκυρόδεμα. Έτσι, εξαιτίας της απαραίτητης πτώσης του τοπικού ph για την ανάπτυξη σταθερών κοιλωμάτων στον παθητικό χάλυβα, πολλά από τα χλωριόντα που είναι δεσμευμένα στο σκυρόδεμα συμμετέχουν στην έναρξη της διάβρωσης. Συνεπώς, σε μερικές περιστάσεις, ο χρόνος έναρξης της διάβρωσης μπορεί να ελαττωθεί από μια αύξηση στη δέσμευση, λόγω του πιθανού κινδύνου διάβρωσης, που παρουσιάζεται από τα δεσμευμένα χλωριόντα (Glass and Buenfeld, 2000, Reddy et al., 2002). 1.3 Εναλλακτικά αδρανή σκυροδέματος 1.3.1 Σκωρία Χάλυβα Η σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου είναι ένα παραπροϊόν της μεταλλουργικής βιομηχανίας. Προκύπτει από την τήξη σε ηλεκτρικό κλίβανο (Electric Arc 29

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Furnace - EAF) παλαιοσιδήρου (ferrous scrap), το οποίο αποτελεί την πρώτη ύλη για την παραγωγή οικοδομικού χάλυβα. Η σκωρία του ηλεκτρικού κλιβάνου είναι ένα βιομηχανικά ληφθέν τεχνητό πέτρωμα, του οποίου η χημική σύνθεση, η ορυκτολογική σύσταση και οι μηχανικές ιδιότητες είναι ανάλογες των μαγματικών πετρωμάτων (π.χ. βασάλτης ή γρανίτης). Σύμφωνα με την American Society for Testing Materials (ASTM), η σκωρία ορίζεται ως ένα μη μεταλλικό προϊόν που αποτελείται κυρίως από πυριτικές ενώσεις του ασβεστίου ενωμένες με τηγμένα οξείδια σιδήρου, αλουμινίου, ασβεστίου και μαγνησίου και παράγεται ταυτόχρονα με τον χάλυβα μέσα σε κλίβανο. Διακρίνεται όμως από τις τέφρες, που αποτελούν κατάλοιπα καύσης. Η ποσότητα που παράγεται στα χαλυβουργεία, ως παραπροϊόν της παραγωγικής διαδικασίας, αποτελεί ποσοστό περίπου 7% - 12% επί της συνολικής ποσότητας τροφοδοσίας του κλιβάνου με αποτέλεσμα οι μεταλλουργικές σκωρίες να είναι ένα από τα μεγαλύτερα σε ποσότητα βιομηχανικά παραπροϊόντα. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι κατά το έτος 2000 η συνολική παραχθείσα ποσότητα σκωριών στην Γερμανία, συμπεριλαμβανομένων και των σκωριών υψικαμίνων, ήταν περίπου πέντε εκατομμύρια τόνοι, ενώ η υπολογίζεται ότι η συνολική ποσότητα στην Ελλάδα είναι περίπου 400.000 τόνοι (Λιάπης και Στρατής, 2009). Εν αντιθέσει με τα συνήθως γραφόμενα, η Ελλάδα δεν μπορεί να θεωρηθεί ουραγός στην ανακύκλωση σκωριών. Αντιθέτως η συγκεκριμένη ανακύκλωση βρίσκει ιδιαίτερη ανταπόκριση στην Ελλάδα σε σύγκριση με λοιπές ευρωπαϊκές χώρες (Ισπανία, Ιταλία, Γερμανία) και μάλιστα σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας. Το κύριο πλεονέκτημα της σωστά επεξεργασμένης σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου είναι οι άριστες μηχανικές ιδιότητες που ικανοποιούν πλήρως τις εγχώριες προδιαγραφές αδρανών για την κατασκευή επιφανειακών επιστρώσεων και συγκεκριμένα αντιολισθηρών ταπήτων. Η χρήση των συγκεκριμένων αδρανών στην οδοποιία και σε οδούς ταχείας κυκλοφορίας, αυτοκινητόδρομους και γενικότερα σε οδούς με μεγάλες απαιτήσεις αντίστασης σε ολίσθηση, συντελεί στην αναβάθμιση του οδικού δικτύου στον τομέα της ασφάλειας. Η ποιότητα δε των οδοστρωμάτων αυτών είναι εφάμιλλη ποιοτικά των δικτύων αυτοκινητοδρόμων στις υπόλοιπες ευρωπαϊκές χώρες. 30

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Τα αδρανή σκωρίας έχουν χρησιμοποιηθεί με μεγάλη επιτυχία σε όλους τους τύπους. Κατεξοχήν παραδείγματα αποτελούν οι εφαρμογές σε ΑΤΤΙΚΗ Οδό, Εγνατία Οδό, ΠΑΘΕ με πιο πρόσφατη την ολοκλήρωση του έργου στο Πέταλο του Μαλιακού. Σε κάθε χαλυβουργείο στην Ελλάδα παράγονται τρία είδη σκωριών, η σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου (electric arc furnace slag), η σκωρία κάδων (ladle slag) και η σιδηρούχα σκωρία (mill scale). Ένα είδος σκωρίας, η σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου (EAF slag) και κατόπιν ειδικής επεξεργασίας, δύναται να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ποιοτικών αδρανών, κατάλληλων για χρήση σε σκυρόδεμα, ποιοτικά ανώτερων των φυσικών σκληρών αδρανών (Λιάπης Ιωάννης, 2010). 1.3.1.1 Παραγωγή των σκωριών ηλεκτρικού κλιβάνου Οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του χάλυβα προέρχονται από την ανακύκλωση υλικών. Το υλικό αυτό ονομάζεται scrap ή παλαιοσίδηρος και προέρχεται τόσο από την εγχώρια αγορά όσο και από εισαγωγές από άλλα κράτη όπως η Ρωσία, η Κύπρος, ο Λίβανος κ.ά. Στη συνέχεια, οδηγείται σε μονάδα άλεσης (shredder) όπου διαχωρίζεται σε σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέρη. Τα μη-σιδηρούχα μέρη οδηγούνται για περαιτέρω επεξεργασία και ανάκτηση πολύτιμων μετάλλων όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο. Οι σιδηρούχες ύλες προωθούνται στον ηλεκτρικό κλίβανο για τήξη. Εκεί προστίθενται μικρές ποσότητες ασβέστου και σιδηροκραμάτων που βοηθούν στην ανάπτυξη υψηλότερων θερμοκρασιών, προκαλούν αφρισμό του σιδήρου και δημιουργείται σκωρία. Στον κλίβανο τρία μεγάλα ηλεκτρόδια δημιουργούν βολταϊκό τόξο ανεβάζοντας τη θερμοκρασία στους 1640-1670ºC προκαλώντας την τήξη του παλαιοσιδήρου. Στη θερμοκρασία αυτή με τη βοήθεια των πρόσθετων και λόγω του ειδικού τους βάρους τα ανεπιθύμητα προϊόντα ανεβαίνουν στα υψηλότερα στρώματα του κλίβανου από όπου και απομακρύνονται. Για την επίτευξη του διαχωρισμού απαιτείται συνεχής ανάδευση του υλικού με την προσθήκη οξυγόνου από το κάτω μέρος του κλίβανου. Οι σκωρίες που παράγονται σε αυτή τη φάση ονομάζονται σκωρίες ηλεκτρικού κλιβάνου και παράγονται σε ποσοστό 80-110 κιλά ανά τόνο χάλυβα. Μετά την 31

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ απομάκρυνση των παραπροϊόντων του πρώτου σταδίου συνεχίζεται η επεξεργασία του περιεχομένου του κλιβάνου για την παρασκευή χάλυβα. Κατά τα υπόλοιπα στάδια της επεξεργασίας παράγονται και άλλες σκωρίες (σκωρία κάδων, καλαμίνα, λάσπη αντλιοστασίου). Η αργή ψύξη της λιωμένης σκωρίας έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό κρυσταλλικών ανόργανων μειγμάτων τα οποία την καθιστούν υλικό μικρής τσιμεντοειδούς αξίας. Αν όμως η ψύξη είναι ταχεία, όπως στις σκωρίες ηλεκτρικού κλιβάνου, οι κοκκοποιημένες σκωρίες συγκρατούν την αποδιοργανωμένη τους άμορφη δομή και παραμένουν σε ένα χημικά σταθερό, άμορφο και υαλώδη στάδιο, έχοντας υπολανθάνουσες υδραυλικές ιδιότητες. Η απότομη ψύξη των σκωριών είναι επιβεβλημένη για να αποκτήσει η σκωρία την υαλοειδή δομή (Λιάπης και Στρατής, 2009). Επεξεργασία της σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου Μετά την πρώτη φάση της ψύξης του υλικού η οποία λαμβάνει χώρα πλησίον του χαλυβουργείου, ακολουθεί φόρτωση και μεταφορά για περαιτέρω επεξεργασία. Σε αυτό το σημείο η σκωρία παύει να είναι παραπροϊόν και υλικό των χαλυβουργείων και αποτελεί πρώτη ύλη. Η παραγωγική διαδικασία αποτελείται από σειρά μηχανικών διεργασιών εν ξηρώ, όπως διαλογή για την απομάκρυνση μεγάλων τεμαχίων, αποσιδήρωση, πρωτογενή θραύση, δευτερογενή θραύση και τελικά παραγωγή των τελικών προϊόντων από διαδοχικές κοσκινίσεις. Τα αδρανή που παράγονται ταξινομούνται σε διάφορα κλάσματα και αποθηκεύονται σε σωρούς στις πλατείες τελικών προϊόντων. Σε αυτό το σημείο πρέπει να τονιστεί ότι για την διαχείριση και την συνολική επεξεργασία της σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου έχει υιοθετηθεί και εφαρμόζεται πλήρως η οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης που αφορά στις Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές (ΒΑΤ) (Λιάπης και Στρατής, 2009). 1.3.1.2 Ιδιότητες των αδρανών σκωρίας 32

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ i. Φυσικές ιδιότητες Τα αδρανή σκωρίας είναι αρκετά γωνιώδη και έχουν τραχεία επιφανειακή υφή. Επίσης διαθέτουν υψηλή πυκνότητα μονάδας όγκου και παρουσιάζουν περιορισμένη απορροφητικότητα, μεγαλύτερη όμως των φυσικών ασβεστολιθικών αδρανών (Λιάπης και Στρατής, 2009). Πίνακας 1.1: Φυσικές ιδιότητες σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου Ιδιότητα Τιμή Ειδικό βάρος 3,2-3,6 Μονάδα βάρους 1600-1920 kg/m 3 Απορροφητικότητα 3% ii. Χημικές ιδιότητες Από χημικής άποψης η σκωρία είναι ένα μίγμα άσβεστου, πυριτίου και αλουμίνας, δηλαδή τα ίδια οξείδια που αποτελούν το τσιμέντο Πόρτλαντ, αλλά με διαφορετικές αναλογίες. Όπως αναφέρθηκε οι σκωρίες διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους ανάλογα με τη διαδικασία παραγωγής και τη μέθοδο ψύξης τους (Λιάπης και Στρατής, 2009). Πίνακας 1.2: Χημική σύνθεση σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου Στοιχείο Σύσταση (%) CaO 40-52 SiO 2 10-19 FeO 10-40 MgO 5-10 Al 2 O 3 1-3 S 0,5-1 Metallic Fe 0,5-10 iii. Μηχανικές ιδιότητες Στατικά, δυναμικά φορτία και περιβαλλοντικές επιδράσεις όπως βροχή, ζέστη και συστολοδιαστολές απαιτούν μακρόχρονη ανθεκτικότητα από τις σύγχρονες κατασκευές. Γι αυτό το λόγο τα μηχανικά χαρακτηριστικά των 33

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ αδρανών που χρησιμοποιούνται για τις κατασκευές αυτές είναι εξαιρετικής σημασίας. Η επεξεργασμένη σκωρία έχει ευνοϊκές μηχανικές ιδιότητες για χρήση ως αδρανές όπως καλή αντοχή σε τριβή και κρούση, σταθερότητα, καλά ακουστικά χαρακτηριστικά, υψηλή αντοχή και ανθεκτικότητα (Λιάπης και Στρατής, 2009). Πίνακας 1.3: Προδιαγραφές σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου Ιδιότητα Τιμή Δείκτης Στίλβωσης (PSV) 64 Συντελεστής Los Angeles (LA) 15 Δείκτης Απότριψης (AAV) 3 Δείκτης Υγείας (SD) 6 Αντοχή σε θραύση (ACV) 9 Αντοχή σε συντριβή (AIV) 4 Δείκτης Σχήματος (SI) 5 Δείκτης Πλακοειδών (FI) 5 Δείκτης Επιμηκών (EI) 10 iv. Θερμικές ιδιότητες Τα αδρανή σκωρίας είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας και διατηρούν την θερμότητα για σημαντικά μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε σύγκριση με τα συμβατικά φυσικά αδρανή. Η ιδιότητα τους αυτή τα καθιστά καταλληλότερα για επισκευή ασφαλτικών μιγμάτων θερμής ανάμιξης σε χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος(λιάπης και Στρατής, 2009). v. Περιβαλλοντικοί έλεγχοι Στα πλαίσια της εφαρμογής της νέας ευρωπαϊκής νομοθεσίας REACH για την καταχώρηση και τον έλεγχο όλων των χημικών ουσιών, πραγματοποιούνται όλοι οι απαραίτητοι έλεγχοι που ενισχύουν την περιβαλλοντική καταλληλότητα της σκωρίας ηλεκτρικού κλιβάνου. Το 2006 αναγνωρίστηκε η συμβολή των αδρανών από σκωρία στην αειφόρο ανάπτυξη (Λιάπης και Στρατής, 2009). 34

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.3.1.3 Χρήσεις σκωριών Στο χώρο των έργων και των κατασκευών, οι σκωρίες χρησιμοποιούνται υπό δυο διαφορετικές και διακριτές ιδιότητες που καθορίζουν αντίστοιχα και τον ρόλο τους, ως υλικά, στη δομική βιομηχανία και επακόλουθα σε εφαρμογές δομικών έργων. Ορισμένα είδη σκωριών συνήθως υπό μορφή λεπτόκοκκου κλάσματος χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα υλικά στο τσιμέντο, στο σκυρόδεμα καθώς και σε μίγματα με αργιλικά και πηλώδη υλικά με στόχο τη βελτίωση των χαρακτηριστικών του πρωτογενούς υλικού. Παράλληλα, στην οδοποιία χονδρόκοκκα αδρανή σκωρίας είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν λόγω της σκληρότητάς τους και της σημαντικής αντοχής τους σε φθορά έναντι τριβής και κρούσης. Για τον ίδιο λόγο, αδρανή σκωρίας χρησιμοποιούνται για την παρασκευή σκυροδέματος υψηλής αντοχής. Σε χώρες με γενικευμένη έλλειψη αδρανών, όπως το Βέλγιο, η Ολλανδία αλλά και σε περιοχές της Γερμανίας, της Γαλλίας, της Δανίας η χρήση αδρανών σκωρίας αποτελεί μια ικανοποιητική λύση για πολλές εφαρμογές. Ακόμη σε χώρες όπου τα φυσικά σκληρά αδρανή είναι σπάνια (Η.Π.Α.), οι σκωρίες χρησιμοποιούνται σε αντιολισθηρούς τάπητες. Εντυπωσιακό είναι το παράδειγμα της Μεγάλης Βρετανίας, μιας χώρας με αφθονία σκληρών αδρανών, όπου η χρήση των αδρανών σκωρίας σε αντιολισθηρούς τάπητες αποτελεί κοινή πρακτική. Στην Ελλάδα τεχνικοί, οικονομικοί και οικολογικοί λόγοι έχουν προκαλέσει ένα αυξημένο ενδιαφέρον για εφαρμογή των σκωριών σε διάφορα έργα. Το ζήτημα της χρήσης των αδρανών σκωρίας σε αντιολισθηρούς τάπητες, που είναι μια από τις συνηθέστερες εφαρμογές, συνιστά ένα θέμα ξεχωριστής σημασίας για την Ελλάδα, όπου βρίσκεται σε εξέλιξη το πρόγραμμα υλοποίησης οδικών αξόνων (Λιάπης και Στρατής, 2009). Σύγκριση σκυροδέματος με χρήση σκωρίας έναντι φυσικών αδρανών Έρευνες έχουν καταδείξει τη ικανοποιητική δυνατότητα αντικατάστασης των φυσικών ασβεστολιθικών αδρανών με χρήση σκωρίας χάλυβα, στη σύνθεση σκυροδεμάτων υψηλής ποιότητας, με ίδια ή και ακόμη καλύτερα 35

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ αποτελέσματα τελικών επιθυμητών ιδιοτήτων. Παρ όλα αυτά, υπάρχουν ορισμένες διαφορές μεταξύ αυτών των δύο τύπων σκυροδέματος: Το ειδικό βάρος των σκυροδεμάτων που παράγονται με τη χρήση σκωρίας χάλυβα είναι μεγαλύτερο από το αντίστοιχο των σκυροδεμάτων με χρήση ασβεστολιθικών αδρανών, γεγονός που οφείλεται στο αυξημένο ειδικό βάρος της σκωρίας σε σχέση με αυτό των φυσικών αδρανών (Maslehuddin et al., 2003). Η εργασιμότητα του μίγματος με τα αδρανή σκωρίας είναι δυσκολότερη σε σχέση με τα τυπικά σκυροδέματα, για ίδιου διαμέτρου αδρανή, καθότι η σκωρία είναι από τη φύση της πιο σκληρό υλικό. Το γεγονός αυτό μπορεί να μειωθεί αισθητά με την υποκατάσταση μέρους των αδρανών της σκωρίας με ασβεστολιθικά (Etxeberria et al., 2010). Επίσης, αν και η αντοχή σε θλίψη των σκυροδεμάτων με χρήση σκωρίας είναι οριακά καλύτερη από εκείνη των σκυροδεμάτων με ασβεστόλιθο, συνολικά, δεν υπάρχει σημαντική βελτίωση στις αντοχές σε κάμψη και εφελκυσμό (Maslehuddin et al., 2003). Ένα σημαντικό μειονέκτημα των αδρανών σκωρίας, όμως, είναι το υψηλό τους πορώδες που αποτελεί εμπόδιο για την κατασκευή σκυροδέματος ανθεκτικό σε συνθήκες ψύξης (ψυχρά κλίματα). Ενδεχόμενη βελτίωση της στον τομέα αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί με την προσθήκη ειδικών προσμίξεων (αερακτικοί παράγοντες) (Manso et al., 2005). Βελτίωση αυτού του προβλήματος μπορεί επίσης να συμβεί με την αποθήκευση και ωρίμανση της σκωρίας σε εξωτερικούς χώρους εκ των προτέρων και η έκθεσή της στη φυσική υγρασία ή ακόμη και σε εξαναγκαστική με ψεκασμό για αρκετές εβδομάδες, έτσι ώστε να επιτραπεί η απαραίτητη ενυδάτωσή της και να σταθεροποιηθεί χημικά και φυσικά, γεγονότα απαραίτητα για την ασφαλή χρήση στην παραγωγή σκυροδέματος (Pellegrino and Gaddo, 2009). 1.3.1.4 Περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη Οι θετικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη χρήση αδρανών οδοποιίας από σκωρίες ηλεκτρικού κλιβάνου είναι: 36

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ i. Η εξοικονόμηση ενέργειας. ii. Η μη μορφολογική επιβάρυνση του φυσικού τοπίου από την εξόρυξη φυσικών αδρανών. iii. Η θετική επίπτωση λόγω εξουδετέρωσης της όξινης αντίδρασης σε αντιδιαστολή με τα φυσικά αδρανή. iv. Η εξοικονόμηση φυσικών πόρων μέσω της ανακύκλωσης των παραπροϊόντων των χαλυβουργείων. v. Η κατασκευή ασφαλέστερου οδικού δικτύου Εξασφαλίζοντας χρήσεις για το σύνολο των παραγόμενων σκωριών, που μέχρι πρότινος θεωρούνταν παραπροϊόντα της χαλυβουργίας ελαττώνεται η ανάγκη για χρήση φυσικών πόρων. Επομένως δεν απαιτείται επιπρόσθετη κατανάλωση ενέργειας για την παραγωγή πρώτων υλών με εξόρυξη φυσικών πετρωμάτων. Όσον αφορά την παραγωγική διαδικασία για την μετατροπή της πρώτης ύλης σε τελικά προϊόντα, απαιτεί την ίδια κατανάλωση ενέργειας με την αντίστοιχη διαδικασία στα λατομεία. Χαρακτηριστικό της παραγωγικής διαδικασίας αποτελεί το γεγονός ότι δεν παράγονται νέα απόβλητα, αφού γίνεται εκμετάλλευση του συνόλου της παραγόμενης ποσότητας. Επίσης, η επεξεργασία σε όλα τα στάδια γίνεται εν ξηρώ και οι εκπομπές στην ατμόσφαιρα είναι εντός των ορίων που έχει θέση η ευρωπαϊκή κοινότητα. Γενικά όλα τα στερεά προϊόντα της επεξεργασίας είναι εκμεταλλεύσιμα, καθώς η επεξεργασία αποτελείται ουσιαστικά από θραύση και διαχωρισμό-διαβάθμιση των αδρανών (Λιάπης και Στρατής, 2009). 1.3.2 Οικοδομικά απόβλητα Τα απόβλητα κατασκευών και κατεδαφίσεων (C & D waste) αποτελούν σημαντικό μέρος της συνολικής παραγωγής στερεών αποβλήτων στον κόσμο και το μεγαλύτερο μέρος τους καταλήγει στις χωματερές. Διάφορες έρευνες έχουν σαφώς προτείνει τη δυνατότητα κατάλληλης διαχείρισης και επαναχρησιμοποίησης των εν λόγω αποβλήτων ως αδρανή σε νέο σκυρόδεμα, ειδικά σε δευτερεύοντες εφαρμογές- εφαρμογές χαμηλότερων απαιτήσεων (low level applications) (Rao et al., 2005). 37

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Σε σύγκριση με τα φυσιολογικού βάρους φυσικά αδρανή υλικά, τα ανακυκλωμένα αδρανή έχουν σχετικά χαμηλότερες αντοχές, είναι πιο πορώδη και άρα έχουν χαμηλότερη πυκνότητα και υψηλότερες τιμές απορρόφησης του νερού (Poon et al., 2002). Τα ανακυκλωμένα αδρανή υλικά σκυροδέματος (RCA) παράγονται με την επιπλέον ελάττωση του μεγέθους του κατεδαφισμένου σκυροδέματος. Τα RCA διαφέρουν από τα φρέσκα αδρανή υλικά, λόγω της τσιμεντόπαστας που είναι συνδεδεμένη με την επιφάνεια των αρχικών αδρανών, μετά τη διαδικασία της ανακύκλωσης. Αυτή η εξαιρετικά πορώδης πάστα τσιμέντου και άλλες μολύνσεις συμβάλλουν στη χαμηλότερη πυκνότητα των σωματιδίων και στο μεγαλύτερο πορώδες, στη διακύμανση της ποιότητας των RCA και στη μεγαλύτερη απορρόφηση του νερού (Paranavithana and Mohajerani, 2004). Η προστασία του περιβάλλοντος και η διατήρηση των ραγδαία μειούμενων φυσικών πόρων θα πρέπει να είναι η ουσία της αειφόρου ανάπτυξης. Η συνεχής βιομηχανική ανάπτυξη δημιουργεί σοβαρά προβλήματα διάθεσης των αποβλήτων κατασκευών και κατεδαφίσεων. Ενώ, από τη μια πλευρά, υπάρχει σημαντική έλλειψη φυσικών αδρανών για την παραγωγή νέου σκυροδέματος, από την άλλη τα τεράστια ποσά κατεδαφισμένου σκυροδέματος που παράγεται από παρωχημένες κατασκευές δημιουργεί σοβαρή οικολογικό και περιβαλλοντικό πρόβλημα. Ένας από τους τρόπους να λυθεί αυτό το πρόβλημα είναι να χρησιμοποιηθούν αυτά τα «απόβλητα» ως αδρανή σκυροδέματος. Αυτή η «ανακύκλωση» συνολικά θα μπορούσε επίσης να είναι μια αξιόπιστη εναλλακτική λύση στη χρησιμοποίηση φυσικών αδρανών σε κατασκευές σκυροδέματος. Επίσης, σε κάποιες χώρες, υπάρχουν περιπτώσεις επιβολής της εισφοράς για τη διάθεση αυτών των αποβλήτων σε χώρους υγειονομικής ταφής. Αρχικά, η ανακύκλωση των αποβλήτων κατεδάφισης πρώτα πραγματοποιήθηκε μετά τον Β Παγκόσμιο Πόλεμο στη Γερμανία. Από τότε, η ερευνητική εργασία που πραγματοποιήθηκε σε διάφορες χώρες έχει αποδείξει επαρκή υπόσχεση για την ανάπτυξη της χρήσης των αποβλήτων από κατασκευές ως συστατικό νέου σκυροδέματος. Απόβλητα κατασκευών και κατεδαφίσεων θα μπορούσαν να είναι σκυρόδεμα και τούβλα από 38

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ κατεδαφίσεις κτιρίων, ή απόβλητα από θραυσμένο πεζοδρόμιο. Έτσι, Ανακυκλωμένο Σκυρόδεμα [Recycled Aggregate (RA)] θα μπορούσε να προέλθει από την κατεδάφιση κτιρίων, στηρίγματα γεφυρών, διαδρόμους αεροδρομίων, και υποστρώματα δρόμου. Σκυρόδεμα που παρασκευάζεται με τη χρήση τέτοιων αδρανών υλικών αναφέρεται ως σκυρόδεμα ανακυκλωμένων αδρανών [recycled aggregate concrete (RAC)] (Rao et al., 2005). 1.3.2.1 Ιδιότητες των αδρανών οικοδομικών αποβλήτων Τα αδρανή μπορεί να έχουν μολυνθεί με τούβλα, άλατα, κεραμίδια, άμμο και σκόνη, ξυλεία, πλαστικά, χαρτόνι και χαρτί, και μέταλλα. Έχει αποδειχθεί ότι τα μολυσμένα αδρανή μετά το διαχωρισμό τους από τα άλλα απόβλητα, και το κοσκίνισμά τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο για τα φυσικά χονδρόκοκκα αδρανή του σκυροδέματος (Rao et al., 2005, Vardaka, Galbenis, Tsimas, 2010). Όπως και με τα φυσικά αδρανή, η ποιότητα των ανακυκλωμένων αδρανών, από την άποψη της κατανομής του μεγέθους, της απορρόφησης, της τριβής, κ.λπ. πρέπει επίσης να αξιολογηθεί πριν από την τελική τους χρήση. Μερικές από τις πιο σημαντικές ιδιότητες αυτών των ανακυκλωμένων αδρανών μελετώνται στις επόμενες παραγράφους. Κατανομή μεγέθους Είναι πλέον γενικά αποδεκτό ότι, τα ανακυκλωμένα αδρανή, είτε λεπτόκοκκα είτε χονδρόκοκκα, μπορούν να ληφθούν από πρωτοβάθμια ή και δευτεροβάθμια θραύση και την επακόλουθη αφαίρεση των προσμείξεων. Σε γενικές γραμμές, μια σειρά διαδοχικών θραυστήρων χρησιμοποιούνται, με υπερμεγέθη αλεστικά σώματα που επιστρέφουν στον αντίστοιχο θραυστήρα για την επίτευξη επιθυμητής ταξινόμησης. Το καλύτερο σχήμα κατανομής των σωματιδίων συνήθως επιτυγχάνεται με την πρώτη θραύση. Μερικές φορές ακολουθεί και συμπληρωματική θραύση για την επίτευξη λεπτότερου κοκκομετρικού κλάσματος. Από τεχνοοικονομικής απόψεως, η πρώτη διαδικασία θραύσης είναι συνήθως η πιο αποτελεσματική. 39

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Η πρωτοβάθμια θραύση συνήθως μειώνει τα C & D χαλάσματα σε περίπου 50 χιλιοστών κομμάτια και στο δρόμο για το δεύτερο θραυστήρα, ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση τυχόν ξένων προσμείξεων μετάλλων στο υλικό. Ο δεύτερος θραυστήρας χρησιμοποιείται στη συνέχεια για να μειώσει περαιτέρω το υλικό σε μέγεθος σωματιδίων περίπου 14-20 mm. Πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα κατά τη θραύση υλικών από τούβλα, επειδή περισσότερα λεπτόκοκκα παράγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θραύσης από ό, τι κατά τη διάρκεια της θραύσης του σκυροδέματος ή των πρωτογενών αδρανών υλικών (Rao et al., 2005). Απορρόφηση Η απορρόφηση του νερού στα ανακυκλωμένα αδρανή κυμαίνεται από 3 έως 12% για τα χονδρόκοκκα και τα λεπτόκοκκα κλάσματα με την πραγματική τιμή να εξαρτάται από τον τύπο του σκυροδέματος που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή των αδρανών. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η τιμή είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του φυσικών αδρανών υλικών των οποίων η απορρόφηση είναι περίπου 0,5-1%. Το υψηλό πορώδες των ανακυκλωμένων αδρανών υλικών μπορεί κυρίως να αποδοθεί στην κατάλοιπα κονιάματος που είναι προσκολλημένα στο αρχικό αδρανές. Αυτό, στην πραγματικότητα, επηρεάζει την εργασιμότητα και άλλες ιδιότητες του νέου σκυροδέματος (Rao et al., 2005). Αντοχή στην τριβή Πολύ περιορισμένη βιβλιογραφία είναι διαθέσιμη σχετικά με την αντοχή στην τριβή των RA. Ωστόσο, μελέτες σχετικά με τη χρήση αυτών των αδρανών ως υπόστρωμα σε εύκαμπτα οδοστρώματα δείχνουν ελπιδοφόρα αποτελέσματα. Τα ανακυκλωμένα αδρανή υλικά έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία σκυροδέματος που χρησιμοποιείται περαιτέρω σε άκαμπτα πεζοδρόμια, σε χώρες όπως οι ΗΠΑ και το Ηνωμένο Βασίλειο (Rao et al., 2005). 40

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.3.2.2 Ιδιότητες σκυροδέματος με ανακυκλωμένα αδρανή Μίγματα σκυροδέματος με ανακυκλωμένα αδρανή μπορούν να σχεδιαστούν με τον ίδιο τρόπο όπως και αυτά που χρησιμοποιούν φυσικά αδρανή, υπό τον όρο ότι η επιπλέον απορρόφηση νερού λαμβάνεται κατάλληλα υπόψη κατά τον καθορισμό του περιεχομένου νερού στο μίγμα. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά των RAC δίνονται παρακάτω (Rao et al., 2005): Κατά το σχεδιασμό μίγματος σκυροδέματος με χρήση ανακυκλωμένων αδρανών μεταβλητής ποιότητας, ένα υψηλότερο πρότυπο απόκλισης πρέπει να υιοθετηθεί προκειμένου να επιτευχθεί ένας στόχος αντοχών βάση μίας συγκεκριμένης απαίτησης αντοχής Όταν χονδρόκοκκα ανακυκλωμένα αδρανή συνδυάζονται με φυσική άμμο, μπορεί να υποτεθεί στο στάδιο του σχεδιασμού, ότι η ελεύθερη w/c αναλογία για μια συγκεκριμένη αντοχή θλίψης θα είναι περίπου η ίδια για τόσο για τα RAC όσο και για τα συμβατικά σκυροδέματα Για να επιτευχθεί σε ένα μίγμα με ανακυκλωμένα αδρανή η ίδια κάθιση με το συμβατικό σκυρόδεμα, η ελεύθερη περιεκτικότητα σε νερό θα πρέπει να είναι περίπου 5% περισσότερη από ό, τι για τα συμβατικά σκυρόδεμα Η άμμος σε συνολικό ποσοστό για τα RAC είναι η ίδια όπως όταν χρησιμοποιούνται Δοκιμαστικά μίγματα είναι υποχρεωτικά και οι κατάλληλες προσαρμογές ανάλογα με την πηγή και τις ιδιότητες των RA θα πρέπει να γίνονται για να αποκτήσουν την απαιτούμενη εργασιμότητα, τον κατάλληλο λόγο w/c και τις κατάλληλες αντοχές για το τελικό RAC Δυστυχώς, όμως, επικρατεί ακόμη έλλειψη των κατάλληλων προτύπων και προδιαγραφών ανά την υφήλιο σχετικά με τη χρήση των ανακυκλωμένων αδρανών υλικών, εκτός από τις προδιαγραφές των RILEM, JIS και εκείνων που χρησιμοποιούνται στο Χονγκ Κονγκ. Συγκεκριμένα, η χρήση του σκυροδέματος με 100% ανακυκλωμένα χονδρόκοκκα αδρανή για χαμηλότερου επιπέδου εφαρμογές επιτρέπεται στο Χονγκ Κονγκ, αν και για εφαρμογές υψηλότερου επιπέδου, επιτρέπεται αντικατάσταση της τάξης του 20%, και το σκυρόδεμα αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για γενικές 41

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ εφαρμογές, εκτός από υδατοφράκτες. Επίσης, στην Ιαπωνία, δημοσιεύτηκε τεχνική έκθεση (Kawano 2003), για την προώθηση της χρήσης σκυροδέματος από ανακυκλωμένα αδρανή. Ανάπτυξη σχετικών προτύπων για τα ανακυκλωμένα αδρανή θα παρείχαν στους παραγωγούς τους κατάλληλους στόχους καθώς και στους χρήστες τους απαραίτητους κανόνες για τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος. Τα πρότυπα λοιπόν που διατυπώνονται στις παραπάνω χώρες μπορεί να είναι μια κατευθυντήρια γραμμή για την ανάπτυξη αυτών των προδιαγραφών σε παγκόσμιο επίπεδο (Rao et al., 2005). 1.4 Πορώδες σκυρόδεμα 1.4.1 Ορισμός του πορώδους σκυροδέματος Το πορώδες σκυρόδεμα είναι ένα μίγμα χονδρόκοκκων κυρίως αδρανών, ελάχιστης άμμου, τσιμέντου, νερού, και ίσως και προσμίκτων. Είναι ένας τύπος σκυροδέματος όπου το πορώδες δε βρίσκεται στα αδρανή αλλά μέσα στον ίδιο τον ιστό του σκυροδέματος (NRMCA, 2011). Ο όρος αυτός συνήθως περιγράφει ένα σκυρόδεμα ανοικτού τύπου και μηδενικής κάθισης (zero slump)(aci Committee 522-06). Το πορώδες σκυρόδεμα είναι ουσιαστικά ένα μακροπορώδες σκυρόδεμα με συνεχή κενά, τα οποία ενσωματώνονται σκοπίμως στο σκυρόδεμα (Chindaprasirt et al., 2006). Ο σχεδιασμός του με τη χρήση συγκεκριμένης ποσότητας τσιμεντόπαστας με σκοπό την ελάχιστη (επιφανειακή επικάλυψη) των χονδρόκοκκων αδρανών, διευκολύνει τη διαμόρφωση αυτού του διασυνδεδεμένου δικτύου πόρων στο υλικό, γεγονός που επιτρέπει τη διέλευση του νερού σε πολύ υψηλότερο ποσοστό συγκριτικά με τα συμβατικά σκυροδέματα (Neithalath et al., 2006). Ανήκει σε μια εντελώς διαφορετική κατηγορία από τα τελευταία και ως εκ τούτου, τα φυσικά χαρακτηριστικά του διαφέρουν σημαντικά από εκείνα των γνωστών σκυροδεμάτων (Chindaprasirt et al., 2006). Ο λόγος που ώθησε την παραγωγή του πορώδους σκυροδέματος είναι η ανάγκη της διαχείρισης των ομβρίων υδάτων, η αποφυγή των 42

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ πλημμυρικών απορροών καθώς και η διαφύλαξη και αποφυγή της μόλυνσης των φυσικών υδάτινων πόρων (Λυκούδης, 2008). Η διαπερατότητα του πορώδους σκυροδέματος (που αποτελεί και την κυριότερη ιδιότητά του) επιτρέπει τη διήθηση μεγάλων ποσοτήτων νερού εντός του ιστού του, οδηγώντας το τελικά στο υπέδαφος και αναπληρώνοντας άμεσα τα διαθέσιμα αποθέματα του υδροφόρου ορίζοντα (Huffman, 2005). Ουσιαστικά, το πορώδες σκυρόδεμα αποτελεί μία πολύ καλή και συνάμα εξαιρετικά χαμηλού κόστους λύση πράσινης ανάπτυξης, στην προσπάθεια διαχείρισης των όμβριων υδάτων, τον εμπλουτισμό των υδάτινων πόρων καθώς και της προστασίας του φυσικού περιβάλλοντος. 1.4.2 Σύσταση πορώδους σκυροδέματος Παρά το γεγονός ότι οι κρίσιμες πληροφορίες σχετικά με την επιρροή του ποσοστού των κενών χώρων, του λόγου w/c, τα χαρακτηριστικά της τσιμεντόπαστας, την κατ' όγκο αναλογία και το μέγεθος των χονδρόκοκκων αδρανών καθώς και των αντοχών του πορώδους σκυροδέματος έχουν μελετηθεί αρκετά, οι ιδανικές συνθέσεις και η βέλτιστη αναλογία των υλικών για την παραγωγή καλής ποιότητας πορώδους σκυροδέματος δεν έχουν ακόμη παγιωθεί. Η μελέτη της σύνθεσης, η μέθοδος ανάμιξης και η συμπύκνωση για την παραγωγή πορώδους σκυροδέματος με δυνητικά υψηλότερες αντοχές σε συγκεκριμένο λόγο κενών εξακολουθούν να χρειάζονται. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι το πορώδες σκυρόδεμα είναι ένα ειδικού τύπου σκυρόδεμα, που απαιτεί ειδική μελέτη σύνθεσης και συμπύκνωσης, έτσι ώστε να επιτραπεί κατά τη φάση της τοποθέτησης η δημιουργία όσο το δυνατόν περισσότερων συνεχόμενων κενών χώρων (κανάλια), σε αναλογία πάντοτε με την καλή συμπεριφορά του σε αντοχή και θλίψη (Chindaprasirt et al., 2006). Υπάρχει δηλαδή μία συνεχής πρόκληση στην αναζήτηση της χρυσής τομής στην εξισορρόπηση μεταξύ του ποσοστού των κενών (άρα και της διαπερατότητας) και των αντοχών, καθότι ως μεγέθη αυτά τα δύο είναι αντιστρόφως ανάλογα. 43

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Μια τυπική μελέτη σύνθεσης σύμφωνα με το NRMCA (National Ready Mix Concrete Assosiation) 2004 είναι η ακόλουθη: Πίνακας 1.4: Τυπική μελέτη σύνθεσης Υλικό Συνιστώμενη Ποσότητα (kgr/m 3 ) Περιεκτικότητα σε τσιμέντο 178-376 Χονδρόκοκκα αδρανή 1426-1604 Λεπτόκοκκα αδρανή 0 Λόγος νερού προς τσιμέντο 0,27 0,43 Τα χονδρόκοκκα αδρανή μπορούν να είναι είτε ποταμίσια είτε θραυστά με μέγεθος κόκκων από το συγκρατούμενο στο Νο 4 μέχρι το κόσκινο ¾, με αδρανή 1 ίντσας να χρησιμοποιούνται σε κάποιες περιπτώσεις. Η ανοικτή δομή του σκυροδέματος αυξάνει την έκθεση της ειδικής επιφάνειας, για αυτό απαιτείται κάποιες φορές η χρήση επιβραδυντών για να αυξηθεί ο χρόνος εργασιμότητας και να διευκολυνθεί η εύκολη διάστρωση. Ο λόγος νερού προς τσιμέντου κινείται σε χαμηλά πλαίσια (0,27 0,43) για να επιτευχθεί μια ουσιαστικά μηδενική κάθιση. Σε ψυχρό περιβάλλον ενδείκνυται η χρήση αερακτικών για να βελτιωθεί η ανθεκτικότητα σε ψύξη/απόψυξη, με τιμές αέρα που προτείνει η NRMCA 4-8%. Σημειώνεται ότι η εργασιμότητα είναι ένας κρίσιμος παράγοντας στο σχεδιασμό, γιατί περίσσεια νερού οδηγεί σε δραματική μείωση των κενώνάρα και της διαπερατότητας. Ακόμα και στο μηδενικής κάθισης πορώδες σκυρόδεμα είναι εμφανής η διαφορά του τελείως ύφυγρου από το εξαιρετικά υδαρές σκυρόδεμα. 1.4.3 Ιδιότητες πορώδους σκυροδέματος Όπως προαναφέρθηκε, η σύνθεση των παραπάνω υλικών παράγει ένα μίγμα με συγκεκριμένο πορώδες (διαστάσεων περίπου 2-8 mm), το οποίο επιτρέπει στο νερό να διέρχεται εύκολα. Στο πορώδες σκυρόδεμα, το ποσοστό των κενών είναι απευθείας ανάλογο με τη διαπερατότητα και κυμαίνεται περίπου από 15-30%, ενώ οι αντοχές -ανάλογα με τη χρήση 44

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ μπορούν να κυμανθούν από 2,8-28 MPa. Η διαπερατότητά του σύμφωνα με το ACI 522R-06 κυμαίνεται από 80-730 L/min/m 2 (Λυκούδης, 2008). Βέβαια οι τιμές αυτές είναι οι ακραίες δυνατές που έχουν αναφερθεί, ενώ σε ένα τυπικό παράδειγμα πορώδους σκυροδέματος με ικανοποιητικές αντοχές, το ποσοστό των κενών χώρων κυμαίνεται σε ποσοστό 15-25%, ενώ η διαπερατότητα περί τα 200 L/min/m 2 (ACI Committee, 2008). Ο σχεδιασμός του σκυροδέματος αυτού δεν γίνεται τόσο βάσει της αντοχής, αλλά κυρίως του όγκου κενών και της υδατοπερατότητας, καθότι η τελευταία αποτελεί και τη σημαντικότερη ιδιότητά του. Το ποσοστό κενών πρέπει να είναι μεγαλύτερο του 12% για να υπάρξει ικανοποιητική διήθηση του νερού εντός του ιστού των αδρανών και του συνδετικού μέσου. Θλιπτικές αντοχές Η αντοχή σε θλίψη του πορώδους σκυροδέματος επηρεάζεται έντονα από το λόγο w/c και τον τρόπο συμπύκνωσης του κατά την τοποθέτησή του. Ο λόγος w/c στο πορώδες σκυρόδεμα είναι πολύ πιο σημαντική παράμετρος για την ανάπτυξη των θλιπτικών αντοχών του σε σχέση με τον αντίστοιχο λόγο σε ένα συμβατικού τύπου σκυρόδεμα. Ένας υψηλός λόγος w/c μπορεί να οδηγήσει σε πολύ ρευστή τσιμεντόπαστα που θα γεμίσει τα κενά της δομής του. Αντίθετα, ένας χαμηλός λόγος w/c οδηγεί σε μειωμένη εργασιμότητα και προβλήματα κατά την τοποθέτηση. Η εμπειρία έχει δείξει ότι ένας λόγος w/c από 0,26 έως 0,45 παρέχει καλή επικάλυψη των αδρανών και σταθερότητα στην επικόλληση της πάστας με τα τελευταία. Επίσης, η συνολική περιεκτικότητα σε τσιμέντο είναι εξίσου σημαντική για την ανάπτυξη των θλιπτικών αντοχών και των κενών χώρων. Η υψηλή περιεκτικότητα τσιμεντόπαστας οδηγεί σε ένα γέμισμα των κενών χώρων και, κατά συνέπεια, το ενεργό πορώδες μειώνεται, ενώ μία ανεπαρκής ποσότητα τσιμέντου μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση της επικάλυψης των αδρανών με τσιμεντόπαστα και ως αποτέλεσμα, τις μειωμένες θλιπτικές αντοχές. Η βέλτιστη ποσότητα σε τσιμεντοειδές υλικό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κοκκομετρική διαβάθμιση και το μέγεθος των αδρανών (ACI Committee 522-06). 45

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Ποσοστό κενών χώρων/ Ειδικό βάρος Το ποσοστό των κενών χώρων σχετίζεται άμεσα με το ειδικό βάρος ενός δεδομένου μείγματος πορώδους σκυροδέματος. Το ποσοστό των κενών χώρων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από διάφορους παράγοντες: κοκκομετρική διαβάθμιση αδρανών, ποσότητα τσιμεντοειδούς υλικού, λόγο w/c και τρόπο συμπύκνωσης. Ο τρόπος συμπύκνωσης έχει μια επιρροή στο περιεχόμενο ποσοστό των κενών αέρα (και του ειδικού βάρους) μιας δεδομένης σύνθεσης. Σε μία σειρά εργαστηριακών δοκιμών (Meininger 1988), μία συγκεκριμένη σύνθεση πορώδους σκυροδέματος, συμπυκνούμενο σε οκτώ διαφορετικά επίπεδα, παρήγαγε ειδικά βάρη που κυμαίνονταν από 1680-1920 kg/m 3 ) (ACI Committee 522-06). Ανθεκτικότητα Ο όρος ανθεκτικότητα αναφέρεται στο χρόνο ζωής του πορώδους σκυροδέματος υπό δεδομένες συνθήκες περιβάλλοντος. Τα φυσικά αίτια που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος αυτού, περιλαμβάνουν την έκθεση σε ακραίες θερμοκρασίες και σε χημικές ουσίες, όπως θειικά και όξινα. Καμία έρευνα δεν έχει διεξαχθεί σχετικά με την αντοχή του πορώδους σκυροδέματος στην επιθετική προσβολή των θειικών ή του όξινου νερού. Η ανθεκτικότητα του σε συνθήκες ψύξης/απόψυξης επίσης δεν είναι πλήρως τεκμηριωμένη. Περιορισμένες δοκιμές σε αυτόν τον τομέα υποδεικνύουν κακή αντοχή, αν ολόκληρος ο χώρος των κενών γεμίσει με νερό (NRMCA 2004). Άλλες δοκιμές, ωστόσο, έχουν δείξει πως το συγκεκριμένο γεγονός έχει μερική, αλλά όχι πλήρη, συσχέτιση με τα συνολικά αποτελέσματα. Μια αργή διαδικασία ψύξης (ένας κύκλος ανά ημέρα σε σύγκριση με πέντε ή έξι σύμφωνα με το ASTM C 666, διαδικασία Α) μπορεί να επιτρέψει στο νερό να στραγγίξει από το πορώδες σκυρόδεμα, βελτιώνοντας την ανθεκτικότητα. Μικρό πεδίο δεδομένων επίσης υπάρχει για την μακροχρόνια αντοχή του σε χρήση σε βόρεια κλίματα. Προσοχή όμως πρέπει να δίνεται κατά τη χρήση του σε καταστάσεις όπου πλήρης κορεσμός σε νερό πριν από ένα έντονο παγετό μπορεί να συμβεί. Τέλος, οι δοκιμές δείχνουν ότι παρεμβάλλοντας αέρα στην τσιμεντόπαστα -με τη 46

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ χρήση αερακτικών- μπορεί να βελτιώσει την αντοχή σε συνθήκες ψύξης/απόψυξης (ACI Committee 522-06). Ηχομονωτικές Ιδιότητες Λόγω της παρουσίας μεγάλου όγκου κενών αλλά και του σημαντικού μεγέθους διασυνδεδεμένων πόρων στο υλικό, το πορώδες σκυρόδεμα εμφανίζει πολύ καλές ηχομονωτικές ιδιότητες. Η μείωση του θορύβου που παρατηρείται κατά τη χρήση του, οφείλεται στο συνδυασμό της μείωσης του παραγόμενου θορύβου και της καλύτερης απορρόφησης του ήχου. Τα οδοστρώματα με πορώδες σκυρόδεμα μεταβάλλουν την παραγωγή θορύβου, ελαχιστοποιώντας το τρομπάρισμα του αέρα μεταξύ του ελαστικού και του οδοστρώματος. Επιπλέον, οι πόροι απορροφούν τον ήχο μέσω των εσωτερικών τριβών μεταξύ των κινούμενων μορίων του αέρα και των πορωδών τοίχων (ACI Committee 522-06). 1.4.4 Εφαρμογές πορώδους σκυροδέματος Το πορώδες σκυρόδεμα έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για χαμηλής κυκλοφορίας δρόμους, αυτοκινητόδρομους, πεζοδρόμια, υπαίθρια παρκινγκ, διαδρόμους γηπέδων γκολφ, τοίχων αντιστήριξης, προστασία πλαγιών και αποχετευτικά συστήματα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια ποικιλία εφαρμογών οδοποιίας χωρίς ουσιαστικά να αλλάζει την υδρολογία του εδάφους (NRMCA, 2011). Ενώ το πορώδες σκυρόδεμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για έναν πολλαπλό αριθμό εφαρμογών, η κύρια χρήση του είναι στο οδόστρωμα (ACI Committee 522.1-08). 1.4.4.1 Εφαρμογές οδοποιίας Τα πλεονεκτήματα των οδοστρωμάτων από πορώδες σκυρόδεμα σε σχέση με τα συμβατικού τύπου οδοστρώματα περιλαμβάνουν(aci Committee 522-06): 47

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Έλεγχο της ρύπανσης των όμβριων υδάτων στην πηγή τους Αύξηση των χώρων στάθμευσης με την μείωση της ανάγκης ύπαρξης αντιπλημμυρικών μέτρων προστασίας Έλεγχο της απορροής των όμβριων υδάτων Μείωση της υδρολίσθησης των αυτοκινήτων στους δρόμους Δημιουργία πρόσθετης ανύψωσης στα αεροσκάφη κατά την απογείωση, λόγω του φαινομένου της ψύξης Μείωση της αντανάκλασης στο οδόστρωμα σε μεγάλο βαθμό, ιδιαίτερα όταν είναι βρεγμένο το βράδυ Μείωση του θορύβου από την αλληλεπίδραση μεταξύ του ελαστικού και του οδοστρώματος Εξάλειψη ή μείωση του μεγέθους του αποχετευτικού δικτύου και Ελευθερία στον αέρα και το νερό να φτάσουν τις ρίζες των δέντρων, ακόμα και όταν το πορώδες σκυρόδεμα παρεμβάλλεται στη γραμμή ενστάλαξης Τέλος, σε σχέση με την ποιότητα του αέρα, η χρήση οποιουδήποτε οδοστρώματος με χρήση σκυροδέματος προσδίδει έναν πολύ υψηλότερο δείκτη ανάκλασης απ ότι η πιο σκούρα επιφάνεια της ασφάλτου. Με αυτόν τον τρόπο εμφανίζονται χαμηλότερες θερμοκρασίες εδάφους και έτσι ο αντίκτυπος στη θέρμανση της ατμόσφαιρας (the Urban Heat Island Effect) είναι πολύ μικρότερος, μειώνοντας την πιθανότητα παραγωγής όζοντος. Αυτή η υψηλή ανακλαστικότητα καθιστά το οδόστρωμα από πορώδες σκυρόδεμα αισθητά πιο εύκολο να φωτιστεί κατά τις νυχτερινές ώρες, συνεισφέροντας στην εξοικονόμηση ενέργειας και κόστους φωτισμού (Sparkman, 2001). Οι χρήσεις το πορώδους σκυροδέματος στο οδόστρωμα αναφέρονται ακολούθως (ACI Committee 522-06): Επιφάνεια κίνησης Διαπερατή βάση με επιπλέον χρήση του στην άκρη του οδοστρώματος για στράγγιση και Βοηθητικό οδόστρωμα δίπλα στο πρωτεύον 48

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.4.4.2 Άλλες εφαρμογές Αποχετευτικοί αγωγοί Σταθμοί παραγωγής ρεύματος και ύδατος χρησιμοποιούν πορώδες σκυρόδεμα για την κατασκευή διαπερατών αποστραγγιστικών πλακών καθώς και αγωγών κάτω από υδραυλικά έργα. Οι αγωγοί αυτοί ανακουφίζουν την ανύψωση της πίεσης και επιτρέπουν στα υπόγεια ύδατα να στραγγίζουν κάτω από τις σωλήνες αποχέτευσης. Θερμοκήπια - Η χρήση του ως σύστημα θερμικής αποθήκευσης στους ορόφους του θερμοκηπίου έχει διερευνηθεί από ερευνητές (Monahan 1981, Herod 1981). Ο όροφος χρησίμευε ως αποθηκευτικός χώρος, όπως ένας εναλλάκτης θερμότητας για την ηλιακή θέρμανση του θερμοκηπίου. Το πορώδες σκυρόδεμα έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως πλακόστρωτο στους ορόφους του θερμοκηπίου για να αποτρέψει το νερό από το να λιμνάσει και να εξαλείψει την ανάπτυξη των ζιζανίων, καθώς παράλληλα παρέχει μια ανθεκτική, σκληρή επιφάνεια για τη μετακίνηση του εξοπλισμού. Γήπεδα τένις Πορώδες σκυρόδεμα έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για την κατασκευή γηπέδων τένις στην Ευρώπη, καθώς επιτρέπει στο νερό να διεισδύσει και στη συνέχεια να αποστραγγιστεί μέσω μιας βάσης χαλικιού στις άκρες της πλάκας. Φραγμοί θορύβου και οικοδομικά τείχη - Οι θόρυβοι από διάφορες πηγές κυκλοφορίας ή τους ενοίκους ενός κτιρίου μπορεί να καταστούν προβληματικοί. Ηχοπετάσματα από πορώδες σκυρόδεμα και εσωτερικοί τοίχοι μερικές φορές κατασκευάζονται έτσι ώστε να μειωθεί ο θόρυβος. Η ανοιχτού τύπου δομή του τείνει να απορροφήσει και να ελαττώσει τον ήχο στο υλικό του αντί να τον ανακλάσει αλλού (ACI Committee 522-06). 1.4.5 Περιβαλλοντικά Οφέλη-Φιλτράρισμα Ρύπων Μία ακόμη πολύ σημαντική ιδιότητα του πορώδους σκυροδέματος είναι η ικανότητά του να φιλτράρει το νερό που διέρχεται από τη δομή του. Σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών (EPA), η απορροή των ομβρίων υδάτων μπορεί να στείλει έως και το 90% των ρύπων- όπως το πετρέλαιο, λάδια και άλλοι υγροί 49

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ υδρογονάνθρακες που βρίσκονται στην επιφάνεια των παραδοσιακών χώρων στάθμευσης- άμεσα σε ποτάμια και ρέματα. Γι αυτό το λόγο απαιτεί από κρατικές και τοπικές κυβερνήσεις να εφαρμόσουν μέτρα για τη μείωση και τη βελτίωση της συνολικής ποιότητας των ομβρίων που απορρέουν, σε μια προσπάθεια για την αντιμετώπιση αυτού του σημαντικού προβλήματος ρύπανσης. Το πορώδες σκυρόδεμα έχει αναγνωριστεί από την EPA ως η βέλτιστη πρακτική διαχείρισης (BMP) για να αντιμετωπίσει αυτήν την περιβαλλοντική ανησυχία. Η ανοιχτή δομή του ιστού του πορώδους σκυροδέματος συγκρατεί αυτούς τους ρύπους και παρέχει ένα μέσο για τα αερόβια βακτήρια να διασπάσουν αυτά τα οργανικά κατάλοιπα που διαρρέουν από τα σταθμευμένα αυτοκίνητα (NRMCA, 2011). Ο ήλιος επίσης εξατμίζει πτητικά συστατικά που έχουν συγκρατηθεί στην εσωτερική δομή του και ο εναπομείναντας άνθρακας στη συνέχεια απορροφάται από το υπέδαφος, όπου αφομοιώνεται τελικά από φυτά, μύκητες ή μικροοργανισμούς. Ακόμη τα δέντρα σχεδόν πάντοτε ευδοκιμούν με την παρουσία του πορώδους σκυροδέματος. Η φυσική διαδικασία διήθησης επιτρέπει τόσο στην υγρασία όσο και στο οξυγόνο να φτάσει στις ρίζες των δέντρων με τρόπο που συνήθως περιορίζεται από τα συμβατικά οδοστρώματα, γεγονός που μπορεί να αποδειχτεί ιδιαιτέρως χρήσιμο σε ξηρές περιοχές όπου υπάρχει έντονη η επιθυμία για την καλύτερη αξιοποίηση του νερού λόγω λειψυδρίας (Huffman, 2005). 1.4.6 Οικονομικά οφέλη Εναλλακτική λύση σε δαπανηρές μεθόδους διαχείρισης ομβρίων υδάτων Ιδιοκτήτες χώρων στάθμευσης που χρησιμοποιούν πορώδες σκυρόδεμα θα δαπανήσουν λιγότερο για την εργασία, την κατασκευή και τη συντήρηση δεξαμενών κράτησης, αντλίες, σωλήνες αποχέτευσης, και άλλα συστήματα διαχείρισης ομβρίων. Ακριβά αρδευτικά συστήματα μπορούν επίσης να ελαχιστοποιηθούν ή να εξαλειφθούν. Με τη μείωση των απορροών από τις πλακόστρωτες περιοχές, μειώνεται η ανάγκη για ξεχωριστές λίμνες διατήρηση όμβριων υδάτων και έτσι επιτρέπεται η χρήση μικρότερης 50

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ χωρητικότητας αποχετευτικών αγωγών. Αυτό επιτρέπει στους ιδιοκτήτες ακινήτων να αναπτύξουν μια ευρύτερα διαθέσιμη ακίνητη περιοχή σε χαμηλότερο κόστος. Τέλη αντίκτυπου όμβριων υδάτων Πολλοί κυβερνητικοί οργανισμοί εφαρμόζουν πλέον τέλη αντίκτυπου όμβριων υδάτων για όλες τις στεγανές περιοχές. Καθώς οι κανονισμοί για την απορροή όμβριων υδάτων γίνονται όλο και αυστηρότεροι, καθίσταται όλο και πιο ασύμφορο για τους ιδιώτες να αποκτήσουν ακίνητη περιουσία, λόγω του μεγέθους και των εξόδων των απαραίτητων συστημάτων αποχέτευσης. Το πορώδες σκυροδέματος μπορεί να μειώσει τα έξοδα για τον ιδιοκτήτη του ακινήτου, συμβάλλοντας στην ελαχιστοποίηση των απαιτήσεων για αποχετευτικά συστήματα. Υποστήριξη τοπικών οικονομιών Οι συνθέσεις του πορώδους σκυροδέματος είναι προσαρμόσιμες στις διάφορες περιοχές, καθώς μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα τοπικά διαθέσιμα υλικά (αδρανή και άλλα συστατικά). Το πορώδες σκυρόδεμα απαιτεί, επίσης, ένα σχετικά μικρό χρόνο μεταφοράς, προκειμένου να αποφευχθεί η στερεοποίηση. Ως εκ τούτου, η χρήση των τοπικών υλικών στην κατασκευή ελαχιστοποιεί το κόστος μεταφοράς και τη συναφή κατανάλωση ενέργειας. Με την επιλογή λοιπόν του πορώδους σκυροδέματος στηρίζονται οι τοπικές οικονομίες, καθώς χρησιμοποιούνται οι γύρω εταιρείες για την επιλογή των υλικών, τη μεταφορά και την τοποθέτηση. Χαμηλού κόστους κύκλος ζωής Τα οδοστρώματα από πορώδες σκυρόδεμα έχουν ένα σημαντικά χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής από τις εναλλακτικές λύσεις, όπως είναι η άσφαλτος. Αν και το αρχικό κόστος της εγκατάστασης πορώδους μπορεί να είναι ελαφρώς υψηλότερο, το σκυρόδεμα εξοικονομεί χρήματα μακροπρόθεσμα λόγω ανώτερης αντοχής και ανθεκτικότητας. Απαιτεί λιγότερες επισκευές από την άσφαλτο, και έχει επιπλέον μεγαλύτερη 51

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ συνολικά διάρκεια ζωής. Είναι επίσης οικονομικό, δεδομένου ότι ελαχιστοποιεί την ανάγκη για σταθεροποιητές των απορροών, μειώνοντας τελικά το κόστος ιδιοκτησίας. Χρειάζεται πολύ λίγη πλεονάζουσα παραγωγή αφού παράγεται απευθείας στο χώρο και ανάλογα με τις ανάγκες, και μπορεί να ανακυκλωθεί μόλις φτάσει στο τέλος του κύκλου ζωής του. Έτσι, το πορώδες σκυρόδεμα αναγνωρίζεται ευρέως ως η χαμηλότερου κόστους κύκλου ζωής επιλογή για πλακόστρωση (ACI Committee 522.1-08). 1.4.7 Τοποθέτηση πορώδους σκυροδέματος Όπως προαναφέρθηκε, η κατασκευή ενός πορώδους οδοστρώματος είναι αρκετά διαφορετική από ό,τι του σύνηθες σκυροδέματος. Υπάρχουν τέσσερα βασικά στοιχεία για την επιτυχία ενός οδοστρώματος με πορώδη επιφάνεια (Offenberg, 2005): Προετοιμασία υποστρώματος - η προετοιμασία του υποστρώματος θα πρέπει να είναι ομοιογενής και με κατάλληλη συμπύκνωση Νερό ανάμιξης - το μίγμα θα πρέπει να έχει τη σωστή αναλογία νερού προς τσιμέντο Συμπύκνωση και φινίρισμα - το σκυρόδεμα πρέπει να συμπυκνωθεί και να φινιριστεί χωρίς υπερβολική προσπάθεια και Επαρκής ωρίμανση η ωρίμανση θα πρέπει να πραγματοποιείται εγκαίρως και να είναι επαρκούς διάρκειας Ακριβώς όπως και σε κάθε άλλο σύστημα οδοστρώματος, η ομοιόμορφη συμπύκνωση του υποστρώματος (υπεδάφους) είναι κρίσιμη σημασίας για ένα επιτυχημένο πορώδες οδόστρωμα. Επιπλέον, όμως, είναι σημαντικό να μη συμπυκνώνεται πέρα από κάποιο όριο το υπέδαφος. Ένα βασικό χαρακτηριστικό του σχεδιασμού ενός τέτοιου πορώδους οδοστρώματος είναι η διαπερατότητά του και αυτή του υπεδάφους μειώνεται γραμμικά με την αύξηση της συμπύκνωσής του. Έτσι, αν το τελευταίο συμπυκνωθεί πέρα από τα όρια του σχεδιασμού του, τότε το ποσοστό διήθησης του εδάφους θα μειωθεί και το οδόστρωμα δεν θα στραγγίξει το επιθυμητό ποσό των απορροών. Σε περίπτωση πάλι που αυτό μπορεί να φαίνεται αρκετά μαλακό μετά από τις τυπικές προσπάθειες συμπύκνωσης, το κλειδί είναι η ομοιομορφία. Για πηλώδη ή αργιλώδη εδάφη, το επίπεδο της 52

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ συμπύκνωσης θα εξαρτηθεί από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού του οδοστρώματος. Επιπλέον, προσοχή θα πρέπει να ληφθεί, ώστε να μην υπερσυμπυκνώνεται ένα έδαφος που έχει πιθανότητες διόγκωσης. Όπως και με κάθε οδόστρωμα το υπέδαφος θα πρέπει να υγρανθεί πριν τη σκυροδέτηση, και τα αυλάκια που δημιουργούνται από τους τροχούς των οχημάτων σκυροδέτησης θα πρέπει να καθαρίζονται και να συμπυκνώνονται ξανά. Η πιο περίπλοκη δεξιότητα για έναν κατασκευαστή είναι η απόκτηση της εμπειρίας σχετικά με την κατάλληλη ποσότητα του νερού ανάμιξης στο φρέσκο πορώδες σκυρόδεμα. Το υλικό αυτό είναι ευαίσθητο σε μικρές αλλαγές στην περιεκτικότητα σε νερό, έτσι η προσαρμογή στον νωπό μίγμα είναι σχεδόν πάντοτε απαραίτητη. Η σωστή ποσότητα του νερού στο σκυρόδεμα είναι κρίσιμη, διότι η υψηλή ποσότητα νερού προκαλεί την κατάρρευση των πόρων, ενώ η έλλειψη της επαρκούς ποσότητας νερού αποτρέπει την σωστή σκλήρυνση του σκυροδέματος, η οποία θα οδηγήσει σε πρόωρη αποτυχία της επιφάνειας. Οι διορθωτικές ενέργειες για οποιοδήποτε από αυτά τα σενάρια είναι ουσιαστικά η αφαίρεση και αντικατάσταση του σκυροδέματος. Οι έμπειροι κατασκευαστές μαθαίνουν να εκτιμούν τη σωστή περιεκτικότητα σε νερό στο νωπό σκυρόδεμα με οπτικό έλεγχο. Βασικά χαρακτηριστικά που πρέπει να δίνεται προσοχή είναι η παρουσία ανοιχτών κενών χώρων στο συμπυκνωμένο σκυρόδεμα και μία ελαφριά γυαλάδα από το ελεύθερο νερό στο σκυρόδεμα. Ένα πορώδες οδόστρωμα μπορεί να τοποθετηθεί είτε με χρήση καλουπιών είτε με ασφαλτοστρωτήρα. Παρ 'όλα αυτά, η απλούστερη προσέγγιση για την τοποθέτηση του πορώδους σκυροδέματος είναι να πέσει σε καλούπια που έχουν μια μετώπη ανύψωσης στην κορυφή του κάθε καλουπιού, έτσι ώστε η συσκευή διάστρωσης να είναι στην πραγματικότητα 10 έως 13 mm πάνω από το τελικό ύψος του οδοστρώματος. Καθώς το σκυρόδεμα αφήνει το φορτηγό, θα πρέπει να χτενίζεται σε ένα κατά προσέγγιση υψόμετρο. Η διάστρωση μπορεί στη συνέχεια να πραγματοποιηθεί από ρολό διάστρωσης, ή μπάρες διάστρωσης χειρός (για μικρές περιοχές). Μετά τη διάστρωση του σκυροδέματος, οι μετώπες ανύψωσης αφαιρούνται και το σκυρόδεμα συμπυκνώνεται με κύλινδρο στο σωστό υψόμετρο. 53

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Η κυλιόμενη συμπύκνωση του νωπού σκυροδέματος παρέχει μία ισχυρή ζεύξη μεταξύ της πάστας και των αδρανών υλικών, δημιουργώντας μια λεία επιφάνεια στην οδήγηση. Προσοχή όμως πρέπει να επιδεικνύεται ώστε να αποφευχθεί η επιβολή μεγάλης δύναμης, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει την κατάρρευση της υπάρχουσας πορώδους δομής. Περιστασιακά, επιπλέον μέτρα είναι αναγκαία για να επιτευχθεί το επιθυμητό φινίρισμα στο πορώδες σκυρόδεμα. Καθώς η ποιότητα κύλισης είναι ένα θέμα, το νωπό σκυρόδεμα πρέπει να διαστρώνεται περνώντας ο κύλινδρος πολλές φορές, έτσι ώστε να εξομαλυνθούν τυχόν αποκλίσεις από την επίπεδη δομή. Επιπλέον, μπορεί να είναι απαραίτητο να διαστρωθούν οι άκρες του σκυροδέματος. Πολλές φορές οι κύλινδροι δεν ασκούν επαρκή συμπίεση στις άκρες, έτσι το σκυρόδεμα εκεί διαστρώνεται με το χέρι ώστε να διασφαλιστεί πλήρως η ποιότητα του. Η σωστή ωρίμανση είναι απαραίτητη για τη δομική ακεραιότητα του πορώδους σκυροδέματος. Η ωρίμανση εξασφαλίζει επαρκή ενυδάτωση της τσιμεντόπαστας έτσι ώστε να παρέχει την απαραίτητη αντοχή στο οδόστρωμα. Η ωρίμανση θα πρέπει να αρχίσει μέσα σε 20 λεπτά από την τοποθέτηση του σκυροδέματος. Πλαστικά καλύμματα χρησιμοποιούνται συνήθως για να διατηρηθεί η υγρασία στη μάζα του οδοστρώματος για τη διαδικασία της σκλήρυνσης. Θα πρέπει να ασφαλίζονται με ενισχυτικά ή ξύλα, έτσι ώστε να παραμείνουν στη θέση τους για την πλήρη περίοδο ωρίμανσης 7-ημερών, σε όλες τις καιρικές συνθήκες (Μιχάλης, Δημητρίου, 2007). Επίσης, η ανοιχτή δομή και η σχετικά ανώμαλη επιφάνεια του πορώδους σκυροδέματος εκθέτει μεγαλύτερη επιφάνεια της τσιμεντόπαστας στην εξάτμιση, κάνοντας την ωρίμανση, ακόμη πιο ουσιαστική σε σχέση με τα συμβατικά σκυροδέματα. Το νερό χρειάζεται για τις χημικές αντιδράσεις του τσιμέντου, και είναι ζωτικής σημασίας για το πορώδες σκυρόδεμα για αυτόν το λόγο το πορώδες σκυρόδεμα πρέπει προστατευτεί αμέσως με πλαστικά καλύμματα. Σε ορισμένες περιοχές, είναι σύνηθες να εφαρμόζονται επιβραδυντές εξάτμισης πριν τη συμπύκνωση για την ελαχιστοποίηση κάθε ενδεχομένου απώλειας των επιφανειακών υδάτων (ACI Committee 522.1-08). 54

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.4.8 Συντήρηση Η πλειοψηφία των οδοστρωμάτων πορώδους σκυροδέματος λειτουργούν καλά με λίγη ή και καθόλου συντήρηση (ACI Committee, 522-06). Οι δύο κοινά αποδεκτές μέθοδοι συντήρησης είναι το πλύσιμο με πίεση και το σκούπισμα με δυνατή ηλεκτρική σκούπα. Η πίεση της πλύσης σπρώχνει τους ρύπους προς τα κάτω από την επιφάνεια του οδοστρώματος. Αυτό είναι αποτελεσματικό, αλλά πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να μην χρησιμοποιείτε πολύ μεγάλη πίεση, δεδομένου ότι αυτό θα βλάψει το πορώδες σκυρόδεμα. Ένα μικρό τμήμα του οδοστρώματος θα πρέπει να πλένεται με πίεση, χρησιμοποιώντας ποικίλες πιέσεις νερού για να καθοριστεί η κατάλληλη για το συγκεκριμένο οδόστρωμα. Το πλύσιμο με πίεση ενός φραγμένου πορώδους οδοστρώματος μπορεί να αποκαταστήσει, σε ορισμένες περιπτώσεις, το 80% έως και το 90% της διαπερατότητας του (ACI Committee 522.1-08). Το σκούπισμα με δυνατή ηλεκτρική σκούπα αφαιρεί τους ρύπους εξάγοντάς τους από τα κενά του οδοστρώματος (Offenberg, 2005). Το σκούπισμα ετησίως ή πιο συχνά μπορεί να είναι απαραίτητο για να απομακρύνουν συντρίμμια από την επιφάνεια των οδοστρωμάτων (ACI Committee 522.1-08). Το πιο αποτελεσματικό σύστημα, όμως, είναι να συνδυαστούν οι δύο αυτές τεχνικές με τη δύναμη της απορρόφησης της σκούπας μετά το πλύσιμο με πίεση (ACI Committee 522.1-08). Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι πρακτικές συντήρησης των πορωδών οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα εξακολουθούν να αναπτύσσονται. 1.4.9 Βιβλιογραφικές αναφορές στις παραμέτρους ανθεκτικότητας πορώδους σκυροδέματος Μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν επαρκείς βιβλιογραφικές αναφορές στην μελέτη του φαινομένου της ενανθράκωσης και της επίδρασης του θαλάσσιου περιβάλλοντος στο πορώδες σκυρόδεμα. Αντίθετα, έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές έρευνες που μελετούν την επίδραση των έντονων θερμοκρασιακών μεταβολών στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. 55

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.4.9.1 Επίδραση έντονων θερμοκρασιακών μεταβολών στο πορώδες σκυρόδεμα Οι εφαρμογές του σκυροδέματος σε ψυχρά κλίματα δημιουργεί ανησυχίες για την συμπεριφορά του πορώδους σκυροδέματος σε ψυχρές περιοχές και στην αντοχή του σε φαινόμενα ψύξης/απόψυξης. Το πορώδες σκυρόδεμα αποτελείται από διασυνδεδεμένους πόρους που μπορούν να αποθηκεύσουν και να μεταφέρουν νερό. Παρά το γεγονός ότι μια πλάκα βυθισμένη σε νερό πάχους 13cm από πορώδες σκυρόδεμα μπορεί να αποθηκεύσει έως και 3cm νερού στο εσωτερικό της (Pervious Concrete: The Pavement that Drinks, 2007) η παρουσία του νερού δημιουργεί προβλήματα αντοχής. Τα αδρανή στο πορώδες σκυρόδεμα περιβάλλονται από ένα πολύ λεπτό (~1mm) στρώμα πάστας τσιμέντου που μπορεί να κορεστεί σχετικά γρήγορα, καθώς το νερό περνά μέσα από τη διατομή. Ενώ στα ψυχρά κλίματα αποβλέπουν στην πρόληψη της αποθήκευσης νερού στο πορώδες σκυρόδεμα, η πάστα μπορεί να κορεστεί από το νερό όταν αυτό κινείται μέσα στη διατομή, παγιδεύοντας την υγρασία στο εσωτερικό των χονδρόκοκκων αδρανών. Αντίθετα από το συμβατικό σκυρόδεμα, το πορώδες σκυρόδεμα επιτρέπει μεγάλες ποσότητες νερού να διαπεράσουν τη δομή του, και έτσι υπάρχει η δυνατότητα ανάπτυξης μεγάλων υδραυλικών πιέσεων κατά την κατάψυξη. Ως εκ τούτου, δεδομένου ότι το νερό διαστέλλεται 9%κατά την κατάψυξη, η ανθεκτικότητα του πορώδους σκυροδέματος σε περιβάλλον ψύξης/απόψυξης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το βαθμό κορεσμού του νερού στον οποίον έχει υποβληθεί το σκυρόδεμα. Αντίθετα από τα συμβατικά σκυρόδεμα, το πορώδες σκυρόδεμα δεν πρέπει ποτέ να βρεθεί σε πλήρη κορεσμό νερού αν σχεδιάζεται και συντηρείται σωστά, θα πρέπει πάντα να αποστραγγίζεται (Tennis et al., 2006, Olek et al., 2003). Παρ 'όλα αυτά, η προσθήκη αερακτικών και κατά συνέπεια η ύπαρξη εγκλωβισμένου αέρα έχει αποδειχθεί ότι μειώνει τις βλάβες που προκαλούνται κατά τους κύκλους της ψύξης/απόψυξης στο πορώδες σκυρόδεμα με τον ίδιο τρόπο όπως και στο συμβατικό σκυρόδεμα (Schaefer et al., 2006, Olek et al., 2003). 56

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Λόγω των συγκριτικά μεγάλων πόρων που χαρακτηρίζουν το πορώδες σκυρόδεμα, σωματίδια και σκόνη μπορούν να διαπεράσουν την δομή των πόρων, και να φράξουν έτσι το σκυρόδεμα. Το τυπικό πορώδες σκυρόδεμα έχει συνήθως κενούς χώρους που κυμαίνονται από 15-30%, επιτρέποντας στο νερό να ρέει μέσα από αυτό σε κλίμακες από 71 cm/h (28 in/h) μέχρι και 3556 cm/h (1400 in/h) (Tennis et al., 2006, Montes and Haselbach, 2006). Ωστόσο, η απόφραξη μπορεί να μειώσει σημαντικά την υδραυλική αγωγιμότητα του πορώδους σκυροδέματος, προκαλώντας ακόμη και το σκυρόδεμα για να γίνει αδιαπέραστο. Μια μελέτη έδειξε ότι το πορώδες σκυρόδεμα που έχει φράξει από άμμο παρουσιάζει στην πραγματικότητα χαμηλότερη υδραυλική αγωγιμότητα από την άμμο, με την οποία έχει φράξει, προκαλώντας την δραματική μείωση της υδραυλικής αγωγιμότητας του σκυροδέματος (Montes et al., 2006). Η σκόνη δεν φράσσει μόνο το σκυρόδεμα, περιορίζοντας τη ροή του νερού, αλλά επίσης συγκρατεί την υγρασία. Η μάζα του εδάφους αποτελείται από χώμα και κενά, και αυτά τα κενά μπορούν να καλυφθούν με αέρα, νερό, ή συνδυασμό και των δύο (Das, 2002, Freitag and McFadden,1997). Κορεσμένα σωματίδια εδάφους που παγιδεύονται στη δομή του σκυροδέματος μπορούν να επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό το επίπεδο του κορεσμού που επιτυγχάνει το πορώδες σκυρόδεμα. Τα εδάφη που είναι κορεσμένα με νερό μπορεί να αυξήσουν τον όγκο τους από 2 έως 3% κάτω από συνθήκες παγετού (McCarthy, 1998). Αυτή η επέκταση μπορεί να οδηγήσει σε αλλοίωση του πορώδους σκυροδέματος όπως εξηγήθηκε προηγουμένως. Επιπλέον, το έδαφος μπορεί να παγιδεύσει το νερό και να εμποδίσει την ελεύθερη αποστράγγιση μέσω του πορώδους σκυροδέματος. Η υπερβολική υγρασία μπορεί επίσης να προκαλέσει βλάβη στο πορώδες σκυρόδεμα όταν εκτίθεται σε συνθήκες ψύξης. Το πορώδες σκυρόδεμα έχει δύο επίπεδα διαπερατότητας: 1) κενά σε επίπεδο μακροκλίμακας που ελέγχουν διείσδυση ομβρίων και 2) κενά σε επίπεδο μικροκλίμακας που επηρεάζουν την αντοχή του σκυροδέματος 57

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Αν και τα ευρήματα αυτά παρείχαν πολύτιμες οδηγίες για τις εφαρμογές του συμβατικού σκυροδέματος, δεν μπορούν να εφαρμόζονται άμεσα στο πορώδες σκυρόδεμα επειδή το πορώδες σκυρόδεμα έχει ένα ανοικτό σύστημα πόρων και ένα λεπτό στρώμα τσιμεντόπαστας γύρω από τα αδρανή. Δύο παράμετροι με αντίθετες επιπτώσεις καθώς το ανοικτό σύστημα κενών μπορεί να επιτρέψει εύκολα στο νερό να μεταφερθεί στα εσωτερικά τμήματα του πορώδους σκυροδέματος, ενώ το λεπτό στρώμα της τσιμεντόπαστας δίνει την δυνατότητα στα κενά των πόρων να κορεστούν πλήρως σε σύντομο χρονικό διάστημα. Όλα αυτά δείχνουν ότι το πορώδες σκυρόδεμα έχει την τάση να είναι λιγότερο ανθεκτικό στους κύκλους ψύξης/απόψυξης. Ωστόσο, η υδραυλική πίεση που αναπτύσσεται σε ένα λεπτό στρώμα κατά τη διάρκεια της ψύξης μπορεί να είναι χαμηλότερη επειδή ένα λεπτό στρώμα επιτρέπει την περίσσεια του νερού να κυκλοφορήσει πιο εύκολα. Αυτό δείχνει ότι το πορώδες σκυρόδεμα έχει την τάση να είναι πιο ανθεκτικό στην ψύξη και την απόψυξη. Πολύ λίγες πληροφορίες είναι διαθέσιμες για το πώς το πορώδες σκυρόδεμα αντιδρά όταν εκτίθεται σε έντονη ψύξη/απόψυξη. Ενώ τα αδρανή έχουν τον ίδιο ρόλο τόσο στο πορώδες όσο και στο συμβατικό σκυρόδεμα, ορισμένες ιδιομορφίες του πορώδους σκυροδέματος απαιτούν επιπλέον εκτιμήσεις των αδρανών. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το πορώδες σκυρόδεμα μεταβιβάζει δυνάμεις μέσω των καλυμμένων με τσιμέντο αδρανή (μέσω των επαφών και μέσω του τσιμέντου που τα συνδέει), οι σημαντικές πτυχές του συστήματος είναι (Kevern et al.,2008): Ένας όγκος της πάστας τσιμέντου απαιτείται για την πλήρη κάλυψη όλων των αδρανών με ικανοποιητική ποσότητα έτσι ώστε να παρέχει περιοχές επαφής και μεταφορά φορτίου ανάμεσα στα σωματίδια. Επαρκή πάστα/συνδετική αντοχή αδρανών είναι απαραίτητη για την πρόληψη της αποκόλλησης κατά τη διάρκεια της μεταφοράς φορτίου. Σε μείγματα νωπού σκυροδέματος, η ποσότητα της τσιμεντόπαστας του πορώδους σκυροδέματος πρέπει να έχει αρκετή εργασιμότητα έτσι ώστε να περιβάλλει πλήρως τα αδρανή και παράλληλα να επιτυγχάνεται η πυκνότητα του επιθυμείται, ενώ πρέπει να καταλήγει σε σκληρυμένο σκυρόδεμα με ελάχιστη 58

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ διαπερατότητα πάστας για να βοηθά στην αποτροπή του κορεσμού των αδρανών. Τα αδρανή θα πρέπει να είναι αρκετά ανθεκτικά για ακραίες συνθήκες έκθεσης. Οι πρώτες τεκμηριωμένες έρευνες για την αντοχή σε ψύξη/απόψυξη του πορώδους σκυροδέματος με τσιμέντο Portland (PCPC) έγιναν στο Βέλγιο και την Ιαπωνία. Στην Ιαπωνία (Beeldens et al., 1997), αναπτύχθηκε ένα ρητινούχο πορώδες σκυρόδεμα για οδοστρώματα σε αυτοκινητόδρομους. Το μείγμα με τις καλύτερες επιδόσεις περιείχε λόγο πολυμερούς προς τσιμέντο 15 και λόγο άμμου προς χονδρό χαλίκι της τάξεως του 7, φτάνοντας την αντοχή σε θλίψη τα 32MPa (4650 psi), και 5,7 MPa (825 psi) αντοχή σε κάμψη έχοντας πορώδες 25%. Σημαντικές βελτιώσεις στην αντοχή σε ψύξη/απόψυξη και αντίσταση σε αποπάγωση εμφανίστηκε σε λόγο πολυμερές προς τσιμέντο γύρω στο 10%, λόγω της δημιουργίας συνεχόμενου φιλμ πολυμερούς (Beeldens, 2001). Οι Tamai και Yoshida παρουσίασαν την έρευνα Ανθεκτικότητα του πορώδους σκυροδέματος ( Durability of Porous Concrete ), στο 6ο διεθνές συνέδριο CANMET / ACI. Το συμπέρασμα ήταν ότι η αντίσταση σε ψύξη/απόψυξη ήταν ανάλογη με το ποσό του συνδετικού υλικού. Επίσης, η πυριτική παιπάλη και τα αερακτικά πρόσθετα βελτιώνουν την ανθεκτικότητα του PCPC σε ψύξη/απόψυξη (Tamai and Yoshida, 2003). Η Εθνική Ένωση Ετοίμου Σκυροδέματος των ΗΠΑ (National Ready-Mixed Concrete Association - NRMCA) (NRMCA 2004) δημοσίευσε έκθεση με τίτλο Αντίσταση Πορώδους Σκυροδέματος σε Ψύξη/Απόψυξη ( Freeze- Thaw Resistance of Pervious Concrete ), η οποία έδειξε ότι το PCPC είχε κακή αντίσταση στην ψύξη/απόψυξη όταν είναι πλήρως κορεσμένο και υποστήριξε ότι η διαδικασία δοκιμής ASTM C666A ήταν υπερβολικά αυστηρή και δεν ήταν ενδεικτική των πραγματικών συνθηκών. Το έγγραφο παρέχει μια αντιπροσωπευτική λίστα εφαρμογών του πορώδους σκυροδέματος στις ΗΠΑ, συμπεριλαμβανομένων και ορισμένων σε υγρές και παγωμένες περιοχές που είχαν εγκατασταθεί ήδη από το 1985. Η NRMCA κατέληξε, πως πρέπει να δίνεται προσοχή κατά την εγκατάσταση του πορώδους σκυροδέματος συγκεκριμένα σε συνθήκες ψύξης/απόψυξης, λόγω της περιορισμένης εμπειρίας. 59

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στις ΗΠΑ (Yang et al., 2006) κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η κατάσταση κορεσμού έπαιξε σημαντικό ρόλο στην αντοχή ψύξης/απόψυξης και τα κορεσμένα με σκόνη δοκίμια πορώδους σκυροδέματος (vacuum saturated pervious concrete samples) εμφανίζουν καλύτερη αντίσταση σε ψύξη/απόψυξη από παρόμοια κατασκευασμένα συμβατικού σκυροδέματος. Μερικώς κορεσμένα PCPC κατεψυγμένα και αποψυγμένα σε αέρα για την προσομοίωση σε πραγματικές συνθήκες έδειξαν υψηλή αντοχή, ενώ η μεγαλύτερη φθορά λόγω ψύξης/απόψυξης παρατηρήθηκε στην πάστα του τσιμέντου. Η Ένωση Ετοίμου Σκυροδέματος του Οχάιο παρουσίασε μια σύνοψη των εφαρμογών του πορώδους σκυροδέματος στα βορειοανατολικά των ΗΠΑ, που χαρακτηρίζεται από συνθήκες υγρές και κρύες. Και πάλι, οι περισσότερες εγκαταστάσεις είχαν μόνο ένα με δύο χρόνια παλαιότητας, και καμία δεν είχε αλλοιωθεί από την ψύξη/απόψυξη (Bass 2006). Πιο πρόσφατα, η Επιτροπή Διαχείρισης Κινδύνων Έρευνας & Εκπαίδευσης (RMC Research & Education Foundation) δημοσίευσε μια έκθεση για τις εφαρμογές του PCPC σε παρκινγκ και οδοστρώματα αυτοκινητοδρόμων (Portland Cement Pervious Concrete Field Performance Investigation on Parking Lot and Roadway Pavements), η οποία αναφέρει τις επιτόπιες παρατηρήσεις και τα αποτελέσματα μη καταστρεπτικών δοκιμών από εφαρμογές με πορώδες σκυρόδεμα στο Οχάιο, Κεντάκι, Κολοράντο, Ιντιάνα, και Πενσυλβανία. Οι εφαρμογές είχαν κατασκευαστεί στις περιοχές το πολύ τέσσερα χρόνια πριν και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι εγκαταστάσεις είχαν καλές αποδόσεις σε φαινόμενα ψύξης/απόψυξης με μικρή απόφραξη και την απαιτούμενη συντήρηση. Οποιαδήποτε ζητήματα αντοχής συνδέθηκαν με μηχανική καταπόνηση (structural overload) (Delatte et al., 2007). Ξεκινώντας στα τέλη του 2004, το πανεπιστήμιο της Αϊόβα (Iowa State University - ISU), μέσω χορηγίας από την Ένωση Έτοιμου Σκυροδέματος της Αϊόβα (Iowa Ready Mixed Concrete Association -IRMCA) και την Ένωση Σκυροδέματος Οδοστρωμάτων της Αϊόβα (Iowa Concrete Paving Association ICPA), άρχισε να ερευνά την πιθανή εφαρμογή του πορώδους σκυροδέματος. Ο στόχος ήταν να αξιολογηθούν ήδη χρησιμοποιούμενα μείγματα μέσω της δοκιμής ASTM C666A, με διαδικασία πλήρους κορεσμού 60

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ σε ψύξη/απόψυξη, και να αναπτυχθούν μείγματα κατάλληλα για χρήση σε βόρεια κλίματα. Τα αποτελέσματα της αρχικής μελέτης παρουσιάζονται στους Kevern et al. (2005), Schaefer et al. (2006), και Kevern (2006). Η απώλεια μάζας της τάξεως του 15% χρησιμοποιήθηκε για να αντιπροσωπεύουν ένα επίπεδο λειτουργικότητας όπως προσδιορίζεται από οπτική ανάλυση. Μείγματα που περιείχαν άμμο, λατέξ, ή και τα δύο είχαν καλύτερη αντίσταση στην φθορά λόγω ψύξης/απόψυξης από τα μείγματα που περιείχαν μόνο ένα μέγεθος αδρανών (single-sized aggregates). Επίσης, τα μείγματα που περιείχαν αδρανή και άμμο παρουσίασαν την καλύτερη συμπεριφορά, ενώ τα μείγματα που περιείχαν και αερακτικά πρόσθετα παρουσίασαν ελάχιστη απώλεια μάζας της τάξης του 2% μετά από 300 κύκλους. Μέσω συνεχούς χορηγίας από την Ομοσπονδιακή Διοίκηση Αυτοκινητοδρόμων των ΗΠΑ (Federal Highway Administration - FHWA) και της Επιτροπής Διαχείρισης Κινδύνων Έρευνας & Εκπαίδευσης (RMC Research & Education Foundation- RMCREF), οι ερευνητές στο πανεπιστήμιο της Αϊόβα ανέπτυξαν PCPC για εφαρμογές με αυτοκινούμενο μηχάνημα με ολισθαίνοντα σιδηρότυπο (slip form pαver) για τον μετριασμό του θορύβου. Οι Kevern et al. (2008a) κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η άμμος και οι μικρές ίνες πολυπροπυλενίου βελτίωσαν σημαντικά την αντοχή σε ψύξη/απόψυξη. Μία άλλη έρευνα χρησιμοποιώντας μια αυτοματοποιημένη συσκευή ελέγχου του αέρα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο εγκλωβισμός του αέρα απαντάται στο πορώδες σκυρόδεμα και ο αυξημένος εγκλωβισμός του βελτίωνε την συμπύκνωση και την αντοχή σε ψύξη/απόψυξη (Kevern et al. 2008b). Ακόμη μία μελέτη που αφορά στην σύνθεση σε πειράματα ψύξης/απόψυξης στο πανεπιστήμιο της Αϊόβα δημοσιεύτηκε από τους Kevern et al. (2008c). Η ανθεκτικότητα βελτιώθηκε με τη βελτιστοποίηση της αναλογίας του τσιμέντου προς τα αδρανή για συγκεκριμένες κοκκομετρικές διαβαθμίσεις αδρανών υλικών, και συμπεριλαμβανομένων των προαναφερθέντων, επιπρόσθετα λεπτόκοκκα αδρανή και ίνες. Η αντοχή σε ψύξη/απόψυξη αυξήθηκε με την αύξηση της πυκνότητας για τις ίδιες αναλογίες των μειγμάτων. Αυξημένη αναλογία νερού προς τσιμέντο βελτίωσε την εργασιμότητα και, κατά συνέπεια, την πυκνότητα, βελτιώνοντας την 61

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ αντοχή σε ψύξη/απόψυξη για τα μείγματα, χωρίς την προσθήκη άμμου. Διμερή μείγματα που συμπεριλάμβαναν διάφορα ποσοστά αναπλήρωσης της ιπτάμενης τέφρας και της πυριτικής παιπάλης έδειξαν μειωμένη αντοχή σε ψύξη/απόψυξη, ενώ τριμερή μείγματα, συμπεριλαμβανομένης της σκωρίας έδειξαν βελτιωμένη αντοχή σε εφελκυσμό και ανθεκτικότητα. Πρόσθετα με βάση το λατέξ βελτίωσαν την εργασιμότητα και την αντοχή, αλλά είχαν μικρή αντοχή σε ψύξη/απόψυξη σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C666A. Η αντοχή σε ψύξη/απόψυξη βελτιώθηκε με την ξήρανση των δοκιμίων ολοκληρωτικά μετά την ωρίμανση και μετά τον επανακορεσμό πριν από τη δοκιμή για να επιτραπεί ο σχηματισμός του πολυμερικού φιλμ (Kevern, 2008c). Σε έρευνα που έγινε σε πανεπιστήμιο στο Νιούκαστλ (Richardson et al., 2010), έδειξε πως στο συμβατικό σκυρόδεμα χρησιμοποιώντας τσιμέντο τύπου CEM 1, άμμο, σαν αδρανές χαλίκι ή οικοδομικά απόβλητα, και λόγο νερό/τσιμέντο 0,8, φάνηκε πως τα δοκίμια σκυροδέματος με οικοδομικά απόβλητα παρουσίασαν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε 56 κύκλους ψύξης/απόψυξης από αυτά που είχαν χαλίκι με διαφορά 68%. Καταλήγει βέβαια πως αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να ερμηνευτούν από τα πολύ καλής ποιότητας οικοδομικά απόβλητα και την περίοδο ωρίμανσης χρησιμοποιώντας εμποτισμένα αδρανή. Το κυριότερο εμπόδιο για την εφαρμογή του πορώδους σκυροδέματος με τσιμέντο Portland στις ψυχρές περιοχές των ΗΠΑ είναι η έλλειψη των δεδομένων και των σωστών εργαστηριακών μεθόδων για την επαλήθευση της ανθεκτικότητας του συγκεκριμένου τύπου σκυροδέματος σε περιβάλλον ψύξης/απόψυξης (NRMCA 2004). Υπάρχει μια σειρά μεθόδων κατά τις οποίες το δοκίμιο σκυροδέματος υπόκειται σε κύκλους ψύξης και απόψυξης. Η συχνότερα εφαρμοζόμενη μέθοδος αφορά στη διαδικασία ψύξης ενός δοκιμίου σε ξηρό περιβάλλον και στην απόψυξή του σε πλήρη κορεσμένες συνθήκες (ASTM C666B) ή κάτω από πιο ακραίες συνθήκες καταψύχοντας και αποψύχοντας το δοκίμιο σε πλήρως κορεσμένο περιβάλλον (ASTM C666A). Αυτές οι τυποποιημένες μέθοδοι για την αξιολόγηση της ανθεκτικότητας σε ψύξη/απόψυξη συμπεριλαμβάνουν την μεταβολή του μήκους στο δοκίμιο καθώς και της δυναμικής συχνότητας (ASTM C215-08). Είναι δύσκολο να εφαρμοστούν αυτές οι τεχνικές στο 62

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ πορώδες σκυρόδεμα, αφού σχεδιάστηκαν για το συμβατικό σκυρόδεμα, και να παραχθούν σταθερά αποτελέσματα. Για παράδειγμα, η δομή του πορώδους σκυροδέματος με τσιμέντο Portland (PCPC) προκαλεί ασαφή προσδιορισμό της θεμελιώδους συχνότητας (Olek et al. 2003). Για το PCPC, η απώλεια μάζας έχει χρησιμοποιηθεί ως ένδειξη της ανθεκτικότητας σε ψύξη/ απόψυξη. Οι Yang and Jiang (2003) ανέφεραν μια απώλεια μάζας του 0,25% μετά από 25 κύκλους σε δοκίμια που περιείχαν πυριτική παιπάλη και υπερρευστοποιητές σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C666 (Διαδικασία Β). Τα μείγματα Βελγίου που περιείχαν λατέξ εξετάστηκαν για 14 κύκλους με ASTM C666 - Διαδικασία Α και παρήγαγαν μια σχετική αντοχή σε εφελκυσμό μεταξύ 10% και 26%, η οποία μετρήθηκε με άμεση δοκιμή εφελκυσμού (Beeldens 2001). Ο ρυθμός των κύκλων ψύξης/απόψυξης επηρεάζει επίσης την συμπεριφορά του PCPC. Αποτελέσματα δείχνουν ότι τα δείγματα που εναλλάσσονται σε πέντε ή έξι κύκλους την ημέρα επιδεινώνονται πολύ γρηγορότερα από τα δείγματα που υποβάλλονται σε ένα μόνο κύκλο ανά ημέρα. Σε 80 κύκλους ψύξης/απόψυξης, τα δείγματα που υποβλήθηκαν σε ταχύτερο ρυθμό ψύξης/απόψυξης είχαν σχετική δυναμική συχνότητα μικρότερη από 40%, ενώ στον βραδύτερο ρυθμό είχαν σχετική δυναμική συχνότητα μεγαλύτερη από 90% (Olek et al. 2003). Το 2008 δημοσιεύτηκε έρευνα από την ένωση τσιμέντου Portland (Kevern et al., 2008). Τα αποτελέσματα των δοκιμών ψύξης/απόψυξης φαίνονται στον πίνακα 1.5. Ως αρχικά όρια δοκιμών ελήφθησαν είτε το 60% του αρχικού μέτρου ελαστικότητας (RDM) ή το 85% της απομένουσας μάζας, ενώ επίσης καθορίστηκαν παράγοντες ανθεκτικότητας (DF) για 95%, 97% και 99% της εναπομένουσας μάζας. Τα δείγματα με γρανίτη είχαν την καλύτερη αντοχή σε ψύξη/απόψυξη με τα τέσσερα δοκίμια με γρανίτη να επιτυγχάνουν μεγαλύτερο από 60% DF (RDM) και 85% DF (μάζα). Οι χαμηλότερες ανταποκρίσεις σε ψύξη/απόψυξη εμφανίστηκαν σε δείγματα με χαλίκι ποταμού από την Ινδιάνα, το οποίο δεν αναμενόταν καθώς τα δείγματα είχαν αποδεκτές αντοχές θλίψης και εφελκυσμού, 20,4 MPa και 2,95 MPa, αντίστοιχα. Σε γενικές γραμμές τα δείγματα με υψηλότερη αντοχή παρουσίασαν μεγαλύτερη αντοχή σε ψύξη/απόψυξη, ενώ συγκρίνοντας τα δείγματα με ίδιες αναλογίες μείγματος αναφέρθηκε ότι και 63

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ άλλοι παράγοντες έχουν επιπτώσεις στην αντοχή σε έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές. Πίνακας 1.5: Αποτελέσματα έρευνας (Kevern et al., 2008) 1.4.9.2 Πώς μπορεί να αποφευχθεί η φθορά Πιθανώς ο πιο σημαντικός παράγοντας στον σχεδιασμό του πορώδους σκυροδέματος για την εφαρμογή του σε περιοχές με κύκλους ψύξης/απόψυξης είναι η αποφυγή, ή έστω ο περιορισμός, του βαθμού κορεσμού, ειδικότερα κατά την περιόδου του έτους που αναμένεται ψύχος. Είναι πιθανός ο σχεδιασμός εφαρμογών από πορώδες σκυρόδεμα που να ελέγχεται ο βαθμός κορεσμού και η μέση μέγιστη απόσταση από ένα ελεύθερο σημείο. Ο κατάλληλος σχεδιασμός και προετοιμασία του κατάλληλου υποστρώματος είναι το κλειδί στην απομάκρυνση του νερού της βροχής, πάγου και το λιώσιμο του χιονιού από την εφαρμογή και την διασφάλιση της κατάλληλης αποστράγγισης. Χρήση στοιχείων αποπάγωσης στο πορώδες σκυρόδεμα Χημικές ουσίες αποπάγωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργηθεί ένα ασφαλές, απαλλαγμένο από πάγο πορώδες σκυρόδεμα, παρόλα αυτά όμως, σε πολλές περιπτώσεις αυτές οι ουσίες μπορεί να μην χρειάζονται για την διατήρηση μιας αντιολισθητικής επιφάνειας. Οι θερμοκρασίες απόψυξης που ακολουθούν τις χιονοπτώσεις επιτρέπουν στο λιωμένο χιόνι να περάσει μέσα από το πεζοδρόμιο με τέτοια ταχύτητα που το υγρό νερό δεν είναι διαθέσιμο στην επιφάνεια του οδοστρώματος για 64

Κεφάλαιο 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ μια εκ νέου ψύξη και τη δημιουργία ενός στρώματος πάγου. Τα απαλλαγμένα από πάγο οδοστρώματα είναι ασφαλή στη χρήση από τους πεζούς και τα οχήματα. Με τον κατάλληλο εκχιονισμό και την περιορισμένη χρήση των ουσιών αποπάγωσης, η υγρασία απομακρύνεται από την επιφάνεια του οδοστρώματος, αποτρέποντας πάλι την υγρασία από την ψύξη και την δημιουργία πάγου στην επιφάνεια. Καθώς δημιουργούνται φαινόμενα τήξης από τις χημικές ουσίες αποπάγωσης, ο λιωμένος πάγος περνάει μέσα από το οδόστρωμα και σε πολλές περιπτώσεις αφήνει πίσω του ποσότητες μη διαλυμένων ουσιών καθιστώντας τες διαθέσιμες σε μελλοντικές χιονοπτώσεις και φαινόμενα πάγου. Έχει μελετηθεί πως με αυτόν τον τρόπο μειώνεται η δοσολογία των χημικών ουσιών αποπάγωσης έως και 70% (Houle and Kristopher, 2008). Αυτό οδηγεί σε μείωση της χρήσης των χημικών ουσιών αποπάγωσης και ασφαλείς επιφάνειες οδοστρώματος με ελάχιστο κόστος συντήρησης τον χειμώνα. Τα οφέλη του πορώδους οδοστρώματος είναι γνωστά, αλλά ανησυχίες σχετικά με την αντίσταση σε φαινόμενα ψύξης/απόψυξης μπορεί να αποτρέψει πολλούς κατασκευαστές να χρησιμοποιήσουν το πορώδες σκυρόδεμα σε ψυχρότερα κλίματα. Έχουν γίνει πολλές εφαρμογές οδοστρωμάτων από πορώδες σκυρόδεμα σε περιοχές με πάγο, με υγρασία και χωρίς, αποδεικνύοντας την καλή απόδοση στην εφαρμογή κατά τη διάρκεια αρκετών ετών. Η συμπύκνωση του να γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται το μέγιστο ποσοστό αποστράγγισης των όμβριων υδάτων για την αποφυγή πλημμυρικών φαινομένων. Η έρευνα σχετικά με την ανθεκτικότητα του πορώδους σκυροδέματος σε συνθήκες ψύξης/απόψυξης συνεχίζεται ακόμα και σήμερα. Οι μελέτες συχνά αναφέρονται στις επιπτώσεις των αναλογιών ή των προσμίξεων στο πορώδες σκυρόδεμα. Από τη στιγμή που τα αδρανή καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του PCPC, η ακόλουθη μελέτη σχεδιάστηκε για τον προσδιορισμό των συνεπειών των αδρανών στην αντοχή στη ψύξη/απόψυξη του πορώδους σκυροδέματος. 65

ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ Στην συγκεκριμένη Μεταπτυχιακή Εργασία εξετάστηκε η μελέτη της ανθεκτικότητας συνθέσεων πορώδους σκυροδέματος. Οι συνθέσεις του πορώδους σκυροδέματος που εξετάστηκαν περιείχαν πέρα από συμβατικά/θραυστά ασβεστολιθικά αδρανή, και εναλλακτικού τύπου αδρανή (όπως σκωρία χάλυβα και οικοδομικά απόβλητα). Το πορώδες σκυρόδεμα είναι ένα προϊόν το οποίο χαρακτηρίζεται από υψηλό πορώδες που επιτρέπει στο νερό της βροχής να διέρχεται μέσα από τη μάζα του και με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται η διαχείριση των όμβριων υδάτων, η αποφυγή πλημμυρών και ο εμπλουτισμός των υπόγειων υδάτων. Το έντονο επιστημονικό ενδιαφέρον του συγκεκριμένου τύπου σκυροδέματος εστιάζεται στο υψηλό του πορώδες και στον τρόπο με τον οποίο αυτό επιδρά στην ανθεκτικότητα του. Άλλωστε είναι γνωστό πως η μέχρι στιγμής επιδίωξη στη βιομηχανία σκυροδέματος ήταν η παρασκευή συνθέσεων σκυροδέματος με όσο το δυνατόν μικρότερο πορώδες με σκοπό την εξασφάλιση λιγότερων πιθανών «εισόδων» για την αρχή της διάβρωσής του. Είναι ευνόητο λοιπόν πως η ίδια η δομή του πορώδους σκυροδέματος το οδηγεί αναπόφευκτα σε μειωμένη αντοχή και ανθεκτικότητα. Εν τούτοις δεδομένου πως το πορώδες σκυρόδεμα βρίσκει μεγάλο όγκο ειδικών εφαρμογών, (όπως σε χώρους στάθμευσης, στις υπαίθριες πλατείες, σε θερμοκήπια κ.τ.λ.), κρίνεται αναγκαία η μελέτη διαφόρων παραμέτρων ανθεκτικότητας του. 66

ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ Οι παράμετροι ανθεκτικότητας που εξετάστηκαν στην συγκεκριμένη Μεταπτυχιακή Εργασία ήταν: 1. Έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές 2. Ενανθράκωση 3. Τεχνητό θαλάσσιο περιβάλλον Το έναυσμα για την μελέτη της παραμέτρου της ψύξης/απόψυξης αποτέλεσε η ίδια η δομή του πορώδους σκυροδέματος. Συγκεκριμένα, το υψηλό ενεργό πορώδες του μπορεί να εγκλωβίσει εσωτερικά ποσότητες νερού που κατά τις έντονες θερμοκρασιακές αλλαγές και κατά συνέπεια την θερμική διαστολή-συστολή του εγκλωβισμένου νερού, είναι πιθανό να προκαλέσουν την αποσάθρωσης της δομής του. Όσον αφορά σε αυτήν την παράμετρο, οι συνθέσεις που περιείχαν εναλλακτικά αδρανή αναμένεται να παρουσιάσουν μία όχι και τόσο καλή συμπεριφορά όσο η σύνθεση με φυσικά ασβεστολιθικά αδρανή, και αυτό λόγω του ότι ήδη από βιβλιογραφικές μελέτες του φαινομένου της ψύξης/απόψυξης σε συμβατικού τύπου σκυροδέματα είχε αποδειχθεί ότι η χρήση παραπροϊόντων μειώνει την ανθεκτικότητά του σε ακραίες θερμοκρασιακές μεταβολές. Επιπλέον εξετάστηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης, με σκοπό την μελέτη της εξέλιξης αυτού του φαινομένου σε σκυροδέματα με έντονο πορώδες και διαφορετική εσωτερική δομή, καθώς δεν υπάρχουν σαφείς βιβλιογραφικές αναφορές σχετικά με την εισχώρηση του CO 2 σε τέτοιου τύπου σκυροδέματα. Τέλος, η μελέτη της επίδρασης του θαλάσσιου περιβάλλοντος έγινε με σκοπό την αξιολόγηση της χρήσης του πορώδους σκυροδέματος σε παραθαλάσσιες περιοχές ως αποστραγγιστικό μέσο. 67

68

Κεφάλαιο 2 Κεφάλαιο 2 2.1 Περιγραφή πειραματικής διαδικασίας Σ αυτήν την ενότητα θα γίνει η περιγραφή των σταδίων της πειραματικής διαδικασίας που ακολουθήθηκε κατά την εκπόνηση της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται λεπτομερώς η διαδικασία και ο τρόπος με τον οποίο κατασκευάστηκαν τα δοκίμια, παρασκευάστηκαν οι διάφοροι τύποι σκυροδέματος, οι πειραματικές διαδικασίες και οι παραδοχές οι οποίες έγιναν για τη λήψη δεδομένων. Όπως θα αναλυθεί και παρακάτω, η πειραματική διαδικασία περιλάμβανε την κατασκευή 100 δοκιμίων συνολικά, για 7 διαφορετικές συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος και μία σύνθεση συμβατικού σκυροδέματος. 2.2 Υλικά / Χαρακτηρισμός 2.2.1 Σύσταση τσιμέντου Χρησιμοποιήθηκε βιομηχανικό κλίνκερ τσιμέντου Portlant τύπου CEM II 42.5. Στον πίνακα που ακολουθεί, παρουσιάζεται η χημική σύσταση του κλίνκερ (πίνακας 2.1). 69

Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.1: Χημική σύσταση του κλίνκερ Χημική Σύσταση (%) SiO 2 24,86 Al 2 O 3 5,13 Fe 2 O 3 3,32 CaO 55,38 MgO 3,19 K 2 O 0,88 Na 2 O 0,28 SO 3 1,94 TiO 2 0,21 P 2 O 6 0,11 Cr 2 O 3 - Cl - 0,01 LOI 3,90 TOTAL 99,20 2.2.2 Αδρανή Για τη παρασκευή των συνθέσεων σκυροδέματος που μελετήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία χρησιμοποιήθηκαν ως αδρανή υλικά γαρμπίλι ασβεστολιθικό, σκωρία χάλυβα και οικοδομικά απόβλητα. Τα χαρακτηριστικά των αδρανών παρουσιάζονται στον πίνακα που ακολουθεί. Ένωση Πίνακας 2.2: Χημική ανάλυση αδρανών Ασβεστολιθικά Σκωρία χάλυβα αδρανή Οικοδομικά απόβλητα CaO 36,58 52,8 44,7 SiO 2 12,75 1,16 20,1 Al 2 O 3 38,48 0,67 4,72 Fe 2 O 3 29,56 0,33 1,79 SO 3 0,29 <0,01 0,04 MgO 2,4 0,89 0,69 K 2 O 0,02 <0,01 0,5 Na 2 O 0,10-0,4 Cl 0,01 <0,01 0,18 TiO 2 0,39 <0,01 0,26 LOI - 43,93 26,23 70

Κεφάλαιο 2 Σύμφωνα με τη χημική ανάλυση τα παραπάνω υλικά ικανοποιούν τις προδιαγραφές του προτύπου EN 12620 και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αδρανή. Ποροσιμετρία Ν 2 Αδρανών Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται οι μετρήσεις ποροσιμετρίας Ν 2 των αδρανών με χρήση της συσκευής NOVA 2200e. Πίνακας 2.3: Ειδική επιφάνεια και μέγεθος πόρων αδρανών Σκωρία χάλυβα Ασβεστολιθικά Οικοδομικά αδρανή απόβλητα Ειδική Επιφάνεια S BET (m 2 /g) 0,724 0,406 4,850 Όγκος Κενών V p (cm 3 /g) 0,003 0,001 0,013 Μέση Διάμετρος Πόρων d p (A) 103,356 98,522 107,216 Από τον πίνακα 2.3 φαίνεται ότι τόσο τα οικοδομικά απόβλητα όσο και η σκωρία χάλυβα εμφανίζουν υψηλότερο πορώδες σε σχέση με τα συμβατικά ασβεστολιθικά αδρανή. Συγκεκριμένα, τα οικοδομικά απόβλητα έχουν τον 13πλάσιο όγκο πόρων σε σχέση με τα ασβεστολιθικά, ενώ αντίστοιχα η σκωρία εμφανίζει 3πλάσιο όγκο (Vardaka, Galbenis, Tsimas, 2010, Vardaka, Leptokaridis, Tsimas, 2011). Κοκκομετρική Κατανομή Αδρανών Στο διάγραμμα 2.1 παρουσιάζονται οι καμπύλες της κοκκομετρικής κατανομή των αδρανών που χρησιμοποιηθήκαν για την παραγωγή των συνθέσεων. 71

% Συγκρατούμενη μάζα Κεφάλαιο 2 100 90 80 70 60 50 40 30 Ασβεστολιθικά Αδρανή Άμμος Σκωρία χάλυβα Οικοδομικά απόβλητα 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Άνοιγμα κοσκίνου (mm) Διάγραμμα 2.1: Κοκκομετρική διαβάθμιση αδρανών 2.3 Μελετώμενες συνθέσεις Στον πίνακα που ακολουθεί παρατίθεται η ποσοτική σύσταση καθώς και ο λόγος νερού προς τσιμέντο (w/c) κάθε μιας από τις μελετώμενες συνθέσεις που εξετάστηκαν στην συγκεκριμένη Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.4: Ποσοτική σύσταση (kg/tn) και λόγος w/c συνθέσεων Κωδικός Τσιμέντο Άμμος w/c Σύνθεσης CEMII 42,5 1607-45 171 315 0,47 1607-46 171 315 0,58 1607-48 171 315 0,53 1607-49 171 315 0,65 1607-50 171 315 0,44 1607-51 171 315 0,56 1607-52 171 315 0,41 1607-53 200 1180 1,09 Για την παρασκευή των συνθέσεων πορώδους σκυροδέματος χρησιμοποιήθηκε τσιμέντο τύπου CEMII 42,5 και ασβεστολιθική άμμος σε σταθερές ποσότητες (τσιμέντο: 171 kg/m 3 και άμμος: 315 kg/m 3 ). Πιο συγκεκριμένα παρασκευάσθηκαν επτά συνθέσεις: Η πρώτη αποτελούνταν από 100% ασβεστολιθικά αδρανή με w/c: 0,47 (1607-45). Η δεύτερη αποτελούνταν από 100% σκωρία χάλυβα με w/c: 0,58 (1607-46). Η τρίτη είχε 50% ασβεστολιθικά αδρανή και 50% σκωρία χάλυβα με w/c: 0,53 (1607-48). Η τέταρτη είχε 50% σκωρία χάλυβα and 50% οικοδομικά 72

% Συγκρατούμενη μάζα Κεφάλαιο 2 απόβλητα με w/c: 0,65 (1607-49*). Η πέμπτη είχε 50% ασβεστολιθικά αδρανή και 50% οικοδομικά απόβλητα με w/c: 0,44 (1607-50*). Η έκτη σύνθεση περιείχε και τα τρία διαφορετικά αδρανή στα ακόλουθα ποσοστά συμμετοχής: 50% ασβεστολιθικά, 25% σκωρία και 25% οικοδομικά απόβλητα με w/c: 0,56 (1607-51*), ενώ τέλος η έβδομη και τελευταία σύνθεση αποτελούνταν από 100% οικοδομικά απόβλητα με w/c: 0,41 (1607-52*). Για την σύγκριση των πειραματικών μετρήσεων παρασκευάσθηκε και μια σύνθεση σκυροδέματος συμβατικού τύπου με τσιμέντο CEM II 42,5: 200kg/m 3, w/c: 1,09 και η οποία αποτελούνταν από 100% ασβεστολιθικά αδρανή. Το διάγραμμα 2.2 παρουσιάζει τις κοκκομετρικές κατανομές των συνθέσεων. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1607-45 1607-46 1607-52 1607-48 1607-49 1607-50 1607-51 1607-53 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Άνοιγμα κοσκίνου (mm) Διάγραμμα 2.2: Κοκκομετρικές κατανομές συνθέσεων Η σύσταση των μελετώμενων συνθέσεων όσον αφορά στις περιεκτικότητες σε αδρανή φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα (πίνακας 2.5). Πίνακας 2.5: Μελετώμενες Συνθέσεις Κωδικός σύνθεσης Περιεκτικότητα σε αδρανή 1607-45 100% ασβεστολιθικά 1607-46 100% σκωρία χάλυβα 1607-48 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 1607-49 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 1607-50 50% ασβεστολιθικά -50% οικοδομικά απόβλητα 1607-51 50% ασβεστολιθικά 25% σκωρία χάλυβα 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 100% οικοδομικά απόβλητα 1604-53 Συμβατικό σκυρόδεμα (100% ασβεστολιθικά) * Τα οικοδομικά απόβλητα χρησιμοποιήθηκαν αφού είχαν διαβρεχτεί με νερό 73

Κεφάλαιο 2 2.3.1 Φυσικομηχανικά Χαρακτηριστικά Συνθέσεων Τα παραγόμενα δοκίμια εξετάστηκαν για μέτρηση της αντοχής τους σε θλίψη σύμφωνα με το EN 12390 και οι μετρήσεις παρουσιάζονται στον πίνακα 2.6. Στον ίδιο πίνακα παρουσιάζονται και οι μετρήσεις του συντελεστή υδατοπερατότητας των συνθέσεων του πορώδους σκυροδέματος που έγινε με βάση τις προδιαγραφές του πρότυπου εδαφομηχανικής Ε 105-86. Κωδικός Σύνθεσης Πίνακας 2.6: Φυσικομηχανικά χαρακτηριστικά συνθέσεων Αντοχές σε θλίψη 3 ημέρες 7 ημέρες 28 ημέρες Συντελεστής Υδατοπερατότητας k (cm/s) 1607-45 6,2 7,1 7,9 0,13 1607-46 8 11,2 12,6 0,16 1607-48 7,2 8,3 9,7 0,15 1607-49 5,3 6,4 6,4 0,09 1607-50 7,7 9 10,4 0,18 1607-51 8 9,2 9,7 0,15 1607-52 6,9 7,1 9,5 0,12 1607-53 9,2 11,8 14,5 - Δοκιμή κάθισης Κάθιση είναι ένα μέτρο εργασιμότητας που εκφράζεται με την απώλεια ύψους, σε cm, που παρουσιάζει μια κωνική στήλη νωπού σκυροδέματος, όταν ανασυρθεί η κωνική μήτρα (κώνος καθίσεως) με την οποία μορφώθηκε. Όλες οι μελετώμενες συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος στην συγκεκριμένη Μεταπτυχιακή Εργασία παρουσίασαν μηδενική κάθιση (εικόνα 2.1), ενώ η σύνθεση του συμβατικού σκυροδέματος παρουσίασε κάθιση 12,5cm (εικόνα 2.2). Εικόνα 2.1: Δοκιμή κάθισης πορώδους σκυροδέματος Εικόνα 2.2: Δοκιμή κάθισης συμβατικού σκυροδέματος 74

Κεφάλαιο 2 2.4 Μορφοποίηση / κατασκευή μητρών Η ανάγκη παρασκευής πολλών δοκιμίων οδήγησε στην απαίτηση για μήτρες συγκεκριμένων διαστάσεων που κατασκευάστηκαν από τον ερευνητή. Συγκεκριμένα, μετά από την προμήθεια κυλινδρικών σωλήνων υλικού PVC διαμέτρου 100mm και μήκους 3m, ακολούθησε κοπή αυτών σε κυλινδρικές μήτρες ύψους περίπου 100mm με σκοπό την παρασκευή δοκιμίων ύψους 100mm και διαμέτρου 100mm. Στη συνέχεια έγινε διαμήκης κοπή των μητρών, έτσι ώστε να είναι δυνατή η διαδικασία αφαίρεσης των σκληρυμένων δοκιμίων μετά το πέρας της φάσης σκλήρυνσης. Για την επίτευξη της σταθερής δομής και γεωμετρίας κάθε μήτρας εφαρμόστηκαν μεταλλικοί δακτύλιοι περιμετρικά τους όπως φαίνεται στην εικόνα που ακολουθεί. Η κατασκευή των μητρών ολοκληρώθηκε με την τοποθέτηση βάσεων έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η στεγανοποίηση της μήτρας από την κάτω έδρα (εικόνα 2.3). Εικόνα 2.3: Μεταλλικοί δακτύλιοι και βάση καλουπιών 2.5 Παρασκευή και συντήρηση δοκιμίων Η παρασκευή των δοκιμίων έλαβε μέρος στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Ε.Τ.Σ.) του εργοστασίου περιοχής Καμαρίου Βοιωτίας του ομίλου ΤΙΤΑΝ. Προετοιμασία μητρών Πριν από την ανάμειξη των πρώτων υλών έγινε η προετοιμασία των μητρών ώστε να δεχθούν το νωπό σκυρόδεμα. Αρχικά έγινε επάλειψη της εσωτερικής επιφάνειάς τους με ορυκτέλαιο ώστε να είναι εύκολη η 75

Κεφάλαιο 2 απομάκρυνση του σκληρυμένου σκυροδέματος. Στη συνέχεια, ακολούθησε η σύσφιξη των μεταλλικών σφικτήρων και τέλος οι μήτρες τοποθετήθηκαν στις ειδικά διαμορφωμένες βάσεις από φελιζόλ. Ανάμειξη πρώτων υλών Για την ανάμειξη των πρώτων υλών χρησιμοποιήθηκε o ηλεκτροκίνητος αναμεικτήρας τύπου SCHWELM Zyklos χωρητικότητας 150 λίτρων του εργαστηρίου (Ε.Τ.Σ. ΤΙΤΑΝ)(εικόνα 2.4). Εικόνα 2.4: Ηλεκτροκίνητος αναμεικτήρας Αρχικά, έγινε ανάδευση των αδρανών για 30 sec, με μέρος από το απαιτούμενο για την εκάστοτε σύνθεση νερό, έτσι ώστε να επιτευχθεί η διαβροχή των αδρανών. Στη συνέχεια έγινε η προσθήκη της άμμου και επαναλήφθηκε ανάδευση για μερικά δευτερόλεπτα. Στο τελικό στάδιο έγινε προσθήκη της απαιτούμενης για κάθε σύνθεση ποσότητας τσιμέντου και ανάμειξη για 2 min με ταυτόχρονη προσθήκη του υπολειπόμενου νερού. Σύμφωνα με τον Ν.Κ.Τ.Σ. ο χρόνος αναμείξεως μετριέται μετά την εισαγωγή όλων των υλικών στον αναμεικτήρα και πρέπει να είναι εκείνος που αναγράφεται στις προδιαγραφές του αναμεικτήρα. Οπωσδήποτε όμως δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 1 min. Καλούπωμα Μετά το πέρας της ανάμειξης ακολουθήθηκε η διαδικασία του καλουπώματος. Οι μήτρες τοποθετήθηκαν στη δονούμενη τράπεζα, γεμίστηκαν με δύο στρώματα σκυροδέματος ανά μήτρα και ακολούθησε δόνησή τους για 15 sec με ταυτόχρονη επιβολή φορτίου. Τέλος, μετά τη 76

Κεφάλαιο 2 μορφοποίηση της άνω πλευράς τους, τα καλουπωμένα δοκίμια νωπού σκυροδέματος τοποθετήθηκαν για σκλήρυνση στον χώρο του εργαστηρίου. Η διαδικασία της σκλήρυνσης πρέπει να γίνεται στη σκιά, μέσα στις μήτρες, χωρίς κτυπήματα, δονήσεις, και η ξήρανση πρέπει να διαρκεί τουλάχιστον 20 ώρες και όχι περισσότερες από 32 ώρες (εικόνα 2.5). Εικόνα 2.5: Καλουπωμένα δοκίμια νωπού σκυροδέματος Στη συνέχεια, αφαιρέθηκαν τα δοκίμια από τις μήτρες (εικόνα 2.6) και ακολούθησε σήμανση τους με τους κωδικούς της σύνθεσης. Τέλος έγινε καθαρισμός των μητρών και προετοιμασία τους για την παρασκευή των δοκιμίων της επόμενης σύνθεσης. Εικόνα 2.6: Αφαίρεση καλουπιών Ωρίμανση Η ωρίμανση των δοκιμίων πραγματοποιήθηκε σε θάλαμο συντήρησης για 28 μέρες. Η εισαγωγή στον θάλαμο συντήρησης (θερμοκρασία 20 ±1 ο C) αποσκοπεί στη δημιουργία συνθηκών θερμοκρασίας και υγρασίας που θα 77

Κεφάλαιο 2 επιτρέψουν να ενυδατωθεί το μεγαλύτερο ποσοστό τσιμέντου του μείγματος (εικόνα 2.7). Εικόνα 2.7: Θάλαμος συντήρησης Μεταφορά Μετά το πέρας των 28 ημερών της ωρίμανσης ακολούθησε η μεταφορά των δοκιμίων στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο για την πραγματοποίηση των πειραμάτων της παρούσας Μεταπτυχιακής Εργασίας. 2.2 Μελέτη παραμέτρων ανθεκτικότητας των συνθέσεων 2.2.1 Ψύξη/απόψυξη Προκειμένου να μετρηθεί η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος σε φαινόμενα ακραίων θερμοκρασιακών μεταβολών και παγετού, σκυροδετήθηκαν συνολικά 16 δοκίμια και υποβλήθηκαν σε 50 επαναλαμβανόμενους κύκλους ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, σκυροδετήθηκαν 2 δοκίμια από κάθε σύνθεση που μελετήθηκε στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. 78

Κεφάλαιο 2 2.2.1.1 Πειραματική διαδικασία ψύξης/απόψυξης Χαρακτηριστικά δοκιμίων Όπως προαναφέρθηκε, για την πραγματοποίηση της μελέτης της ανθεκτικότητας σε κύκλους ψύξης/απόψυξης μελετήθηκαν 7 συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος και μία σύνθεση συμβατικού σκυροδέματος. Τα δοκίμια ήταν κυλινδρικής μορφής ύψους 100mm και διαμέτρου 100mm. Η σύσταση της κάθε σύστασης καθώς και η κωδικοποίηση φαίνεται στον ακόλουθο πίνακα (πίνακας 2.7). Η κωδικοποίηση των δοκιμίων έγινε ως εξής: ο πρώτος όρος αναφέρεται στην φύση του πειράματος (FT Freeze/Thaw), ο δεύτερος όρος στην υπό μελέτη σύνθεση, ενώ ο τρίτος στον αύξοντα αριθμό του δοκιμίου. Πίνακας 2.7: Κωδικοποίηση δοκιμίων ψύξης/απόψυξης Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Περιεκτικότητα σε αδρανή Κωδικός δοκιμίου 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά FT-45-1 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά FT-45-2 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα FT-46-1 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα FT-46-2 1607-48 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα FT-48-1 1607-48 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα FT-48-2 1607-49 Πορώδες 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα FT-49-1 1607-49 Πορώδες 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα FT-49-2 1607-50 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα FT-50-1 1607-50 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα FT-50-2 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα FT-51-1 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα FT-51-2 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα FT-52-1 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα FT-52-2 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά FT-53-1 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά FT-53-2 79

Κεφάλαιο 2 Διαδικασία πειράματος Προετοιμασία δοκιμίων Το πείραμα έλαβε χώρα στο εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας στο κτήριο των Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π.. Αφού συγκεντρώθηκαν τα δοκίμια, αριθμήθηκαν με αύξοντα αριθμό για την ευκολότερη μεταφορά των δεδομένων του πειράματος. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει δυνατότητα αυτοματοποίησης ώστε ο κύκλος ψύξης/απόψυξης να ακολουθεί πιστά το πρότυπο ASTMC-666, η μελέτη έγινε με παραλλαγή του συγκεκριμένου προτύπου. Η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε συνοψίζεται παρακάτω: Αρχικά, καταγράφηκαν η αρχική μάζα και το ύψος του κάθε δοκιμίου πριν την έναρξη των κύκλων (πίνακας 2.8). Στην συνέχεια τα δοκίμια τοποθετήθηκαν σε λεκάνες με νερό μέσα στην απόψυξη σε θερμοκρασία 10 ο C όπου και παρέμειναν σε πλήρη κορεσμό για 48 ώρες (εικόνα 2.8). Ακολούθησε η αφαίρεση των λεκανών από την απόψυξη και η τοποθέτησή τους σε επιφάνεια ώστε να γίνει η καταγραφή της κορεσμένης μάζας και του ύψους των δοκιμίων (μέτρηση [0]). Αφού αφαιρέθηκαν ένα - ένα τα δοκίμια, αφέθηκαν σε σχάρα για να αποβάλλουν την περίσσεια του νερού για 40 sec (εικόνα 2.9) και στη συνέχεια τοποθετήθηκε το κάθε δοκίμιο πριν από την ζύγισή του σε απορροφητικό πανί έτσι ώστε να μην υπάρχουν οι παραμικρές απώλειες κατά τη μεταφορά του στον ζυγό. Μετά το πέρας της ζύγισης καταγράφηκε με τη βοήθεια παχύμετρου το ύψος του κάθε δοκιμίου. Το τέλος της μηδενικής μέτρησης πραγματοποιήθηκε με την τοποθέτηση των 16 δοκιμίων στον θάλαμο της ψύξης και την έναρξη του πρώτου κύκλου της συγκεκριμένης πειραματικής διαδικασίας. Τα αποτελέσματα της μηδενικής μέτρησης παρουσιάζονται στον πίνακα 2.9. 80

Κεφάλαιο 2 Εικόνα 2.8: Κορεσμός δοκιμίων ψύξης/απόψυξης Εικόνα 2.9: Αποβολή περίσσειας νερού δοκιμίων Πίνακας 2.8: Ακόρεστες μάζες και ύψη δοκιμίων Κωδικός δοκιμίου Μάζα (g) Ύψος (cm) FT-45-1 1268,7 10,327 FT-45-2 1263,8 10,28 FT-46-1 1454,7 10,302 FT-46-2 1436,9 10,373 FT-48-1 1386,6 9,929 FT-48-2 1366,9 10,142 FT-49-1 1296,9 9,902 FT-49-2 1290,1 9,982 FT-50-1 1316,9 9,918 FT-50-2 1338,6 10,285 FT-51-1 1296,9 9,871 FT-51-2 1294,6 9,936 FT-52-1 1193,5 10,134 FT-52-2 1195,2 9,796 FT-53-1 1590,2 10,003 FT-53-2 1575,5 9,955 Πίνακας 2.9: Κορεσμένες μάζες και ύψη δοκιμίων (μέτρηση [0]) Κωδικός δοκιμίου Μάζα (g) Ύψος (cm) FT-45-1 1314,9 10,337 FT-45-2 1306,9 10,171 FT-46-1 1515,2 10,282 FT-46-2 1495,3 10,365 FT-48-1 1430,8 9,996 FT-48-2 1409,8 10,093 FT-49-1 1350,2 9,895 FT-49-2 1342,8 9,986 FT-50-1 1365 9,868 FT-50-2 1387,1 10,324 FT-51-1 1348,8 9,885 FT-51-2 1342,7 10,013 FT-52-1 1252,4 10,092 FT-52-2 1247,8 9,816 FT-53-1 1690,7 10,121 FT-53-2 1672,3 9,956 81

Κεφάλαιο 2 Κύκλοι ψύξης/απόψυξης Στην προηγούμενη παράγραφο έγινε αναφορά στην προετοιμασία και στον χαρακτηρισμό των δοκιμίων. Μετά την φάση της προετοιμασίας και του κορεσμού των δοκιμίων σε νερό ακολούθησε η έναρξη των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Αρχικά, τα δοκίμια τοποθετούνταν στον θάλαμο ψύξης σε θερμοκρασίες από -18 ο C έως -22 ο C. Στη συνέχεια αφαιρούνταν τα δοκίμια και τοποθετούνταν σε λεκάνες με νερό για την απόψυξή τους. Η ψύξη των δοκιμίων λάμβανε χώρα σε ξηρό περιβάλλον ενώ η απόψυξη σε υγρό περιβάλλον. Μετά το πέρας της απόψυξης καταγράφονταν η μάζα και το ύψος του κάθε δοκιμίου και μεταφέρονταν σε υπολογιστικά φύλα Excel. Η διαδικασία μέτρησης της μάζας και του ύψους κάθε δοκιμίου παρουσιάζεται παρακάτω επιγραμματικά (τα δοκίμια βρίσκονται σε κατάσταση ψύξης): i. Αφαίρεση δοκιμίων από την ψύξη. ii. Τοποθέτηση δοκιμίων σε λεκάνες με νερό και εισαγωγή των τελευταίων στον θάλαμο απόψυξης. iii. Αναμονή για την απόψυξή τους (6-7 ώρες). iv. Αφαίρεση των δοκιμίων και τοποθέτησή τους σε σχάρα για την απομάκρυνση της περίσσειας νερού. Χρόνος αναμονής στράγγισης: 40 δευτερόλεπτα. v. Τοποθέτηση πάνω σε απορροφητικό πανί και αναμονή για 5 δευτερόλεπτα ώστε να απομακρυνθεί η περίσσεια υγρασία. vi. Ζύγιση και καταγραφή της τιμής της μάζας. vii. Τοποθέτηση του δοκιμίου πάνω στη σχάρα. viii. Επανάληψη της διαδικασίας ζύγισης για όλα τα δοκίμια. ix. Μέτρηση του ύψους και καταγραφή της τιμής. x. Μεταφορά των δοκιμίων στον θάλαμο της ψύξης. Με αυτόν τον τρόπο ολοκληρώνονταν ο κάθε κύκλος ψύξης/απόψυξης. Το πρότυπο προβλέπει ότι σε περίπτωση που δεν υπάρχει η δυνατότητα αυτοματοποίησης (και ως εκ τούτου σε κάθε διακοπή του κύκλου λόγω χρονικών περιορισμών), τα δοκίμια πρέπει να παραμένουν σε κατάσταση ψύξης. Παράλληλα, τα δοκίμια φωτογραφίζονταν έτσι ώστε να υπάρξει οπτική παρακολούθηση της πορείας της φθοράς. Η καταγραφή των κύκλων 82

Κεφάλαιο 2 ψύξης/απόψυξης και οι θερμοκρασίες που παρατηρήθηκαν φαίνονται στον πίνακα που ακολουθεί (πίνακας 2.10). α/α κύκλου Θερμοκρασία ( o C) κατά την ψύξη Πίνακας 2.10: Καταγραφή θερμοκρασιών Θερμοκρασία ( o α/α C) κατά κύκλου την απόψυξη Θερμοκρασία ( o C) κατά την ψύξη Θερμοκρασία ( o C) κατά την απόψυξη 0 10 26-21 4 1-25 2 27-20 4 2-18 3 28-18 3 3-18 5 29-16 4 4-17 3 30-21 6 5-17 4 31-22 4 6-19 3 32-18 3 7-16 3 33-17 5 8-18 3 34-17 4 9-17 4 35-19 4 10-24 3 36-20 4 11-21 3 37-20 5 12-17 4 38-21 4 13-18 3 39-20 5 14-17 2 40-22 5 15-16 4 41-21 4 16-18 3 42-20 4 17-15 4 43-20 3 18-20 5 44-21 4 19-19 3 45-22 4 20-15 3 46-21 5 21-15 3 47-21 4 22-17 3 48-22 4 23-17 3 49-23 5 24-21 4 50-24 4 25-21 3 Φυσικά χαρακτηριστικά του δείγματος Στη συγκεκριμένη παράγραφο παρουσιάζονται ορισμένα φυσικά χαρακτηριστικά των δοκιμίων που προέκυψαν από την επεξεργασία των μετρήσεων. 83

Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.11: Φυσικά χαρακτηριστικά δειγμάτων ψύξης/απόψυξης Κωδικός δοκιμίου Ακόρεστη μάζα (g) Κορεσμένη μάζα (g) Κορεσμός (%) Μ.Ο. ανά σύνθεση (%) FT-45-1 1268,7 1314,9 3,64 FT-45-2 1263,8 1306,9 3,41 FT-46-1 1454,7 1515,2 4,16 FT-46-2 1436,9 1495,3 4,06 FT-48-1 1386,6 1430,8 3,19 FT-48-2 1366,9 1409,8 3,14 FT-49-1 1296,9 1350,2 4,11 FT-49-2 1290,1 1342,8 4,08 FT-50-1 1316,9 1365 3,65 FT-50-2 1338,6 1387,1 3,62 FT-51-1 1296,9 1348,8 4,00 FT-51-2 1294,6 1342,7 3,72 FT-52-2 1195,2 1247,8 4,40 FT-52-1 1193,5 1252,4 4,94 FT-53-1 1590,2 1690,7 6,32 FT-53-2 1575,5 1672,3 6,14 3,53 4,11 3,16 4,10 3,64 3,86 4,67 6,23 2.2.1.2 Αποτελέσματα πειραματικής διαδικασίας κύκλων ψύξης/απόψυξης Σε προηγούμενη παράγραφο πραγματοποιήθηκε η περιγραφή της διαδικασίας συλλογής και επεξεργασίας των στοιχείων. Τα στοιχεία αυτά αποτέλεσαν τη βάση δεδομένων της έρευνας και προέκυψαν από μετρήσεις μάζας και ύψους μετά από το πέρας συγκεκριμένων κύκλων ψύξης/απόψυξης. Στο ίδιο κεφάλαιο παρουσιάστηκαν και τα διαδοχικά βήματα που ακολουθήθηκαν κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης της τελικής μορφής της βάσης δεδομένων. Το συγκεκριμένο κεφάλαιο περιλαμβάνει την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της Μεταπτυχιακής Εργασίας. Αρχικά θα γίνει μία σύντομη περιγραφή των κριτηρίων που επιλέχτηκαν για τον έλεγχο της ανθεκτικότητας των δοκιμίων σκυροδέματος. Στην συνέχεια θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα από την μεταβολή της μάζας και του ύψους κάθε δοκιμίου ξεχωριστά, ενώ στο τέλος θα παρουσιαστούν οι φωτογραφίες που τραβήχτηκαν μετά το πέρας συγκεκριμένων κύκλων. Ταυτόχρονα θα γίνει μια συνολική παρουσίαση όλων των μεταβολών των συνθέσεων τόσο της μάζας όσο και του ύψους σε ενιαία διαγράμματα, ενώ τέλος θα γίνουν οι απαραίτητοι σχολιασμοί όπου αυτό κρίνεται απαραίτητο. 84

Κεφάλαιο 2 2.2.1.2.1 Περιγραφή κριτηρίων Όπως προαναφέρθηκε σε προηγούμενη παράγραφο, για την μελέτη της ανθεκτικότητας στους κύκλους ψύξης/απόψυξης ακολουθήθηκε το πρότυπο ASTM C-666, σύμφωνα με το οποίο μόλις το δοκίμιο σκυροδέματος φτάσει το 50% της αρχικής του μάζας θεωρείται πως έχει αστοχήσει. Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία επιλέχθηκε και άλλο ένα κριτήριο, το κριτήριο λειτουργικότητας, το οποίο ορίζει πως η απώλεια μάζας κατά 15% αποτελεί ποσοστό για την καλή λειτουργία του υλικού. Για παράδειγμα, σε περιοχές με θερμότερα κλίματα, στα οποία η δράση των επαναλαμβανόμενων κύκλων ψύξης/απόψυξης δεν είναι τόσο συχνή όσο στα ψυχρά, το κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50% δεν αποτελεί κρίσιμο κριτήριο για την αποφυγή εφαρμογής του πορώδους σκυροδέματος. Έτσι, για κάθε δοκίμιο σκυροδέματος εξετάζεται τόσο το κριτήριο απώλειας μάζας κατά 15%, όσο και το κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%. Με αυτόν τον τρόπο η συμπεριφορά ενός δοκιμίου θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως καλή (αν μετά το πέρας των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης δεν έχει αστοχήσει και στα δύο κριτήρια), ως ικανοποιητική (αν μετά το πέρας των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης έχει αστοχήσει στο κριτήριο της απώλειας μάζας κατά 15%), και ως οριακά αποδεκτή (αν μετά το πέρας των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης έχει αστοχήσει και στα δύο προαναφερθέντα κριτήρια). 2.2.1.2.2 Παρουσίαση/Συζήτηση αποτελεσμάτων ανά δοκίμιο σύνθεσης Η συγκεκριμένη παράγραφος χωρίζεται σε τρείς επιμέρους ενότητες. Αρχικά, θα παρουσιάζεται η πορεία της μάζας του δοκιμίου και θα αναφέρεται ο κύκλος που παρατηρήθηκε το κάθε κριτήριο αστοχίας. Στην συνέχεια, θα παρουσιάζεται η μεταβολή του ύψους υπό μορφή διαγράμματος και τέλος θα παρουσιαστούν φωτογραφίες από τα στάδια των δοκιμίων κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. 85

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Πορεία δοκιμίου FT-45-1 (100% ασβεστολιθικά αδρανή) Μάζα Ο πίνακας 2.12 και το διάγραμμα 2.3 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.13 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.12: Μάζα δοκιμίου FT-45-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1314,9 20 1307,5 36 1301,3 5 1313,9 21 1307,7 37 1301,3 6 1312,9 22 1307,7 38 1296,2 7 1312,6 23 1307,7 39 1295,2 8 1312,6 24 1307,3 40 1285,9 9 1312,6 25 1306,7 41 1282,3 10 1312,6 26 1306 42 1282,1 11 1312,6 27 1306 43 1282,1 12 1312,6 28 1306 44 1280,1 13 1309,6 29 1305,7 45 1280,2 14 1309,7 30 1305,5 46 1244,4 15 1309,7 31 1305,5 47 1230,4 16 1309,6 32 1304,5 48 1208,9 17 1309,1 33 1303,4 49 1184,7 18 1309,3 34 1303,4 50 1140,2 19 1307,7 35 1302,2 Πίνακας 2.13: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-45-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1314,9 1117,7 657,5 1400 1200 1000 800 600 400 FT-45-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.3: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-45-1 86

Κεφάλαιο 2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-45-1, δεν έφτασε το 15% μετά το πέρας των 50 κύκλων δείχνοντας μια καλή συμπεριφορά του δοκιμίου στους κύκλους ψύξης/απόψυξης. Το ίδιο συμβαίνει και για την απώλεια μάζας της τάξης του 50%. Ύψος Το διάγραμμα 2.4 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT- 45-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.4: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-45-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε μεταβολή ύψους μετά τον 35 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε από τον 40 ο μέχρι τον 45 ο κύκλο. Γενικά έδειξε καλή συμπεριφορά (τελική απώλεια ύψους 5,32%). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο και 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 87

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.10: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.11: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.12: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.13: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 88

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.14: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.15: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.16: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.17: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-1 Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών στον 35 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρατηρήθηκε μετά τον 50 ο κύκλο 89

Κεφάλαιο 2 ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-45-1 παρουσιάζει μια καλή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-45-2 (100% ασβεστολιθικά αδρανή) Μάζα Ο πίνακας 2.14 και το διάγραμμα 2.5 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.15 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.14: Μάζα δοκιμίου FT-45-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1306,9 20 1298 36 1281,8 5 1304,8 21 1296 37 1274,7 6 1304,3 22 1296,3 38 1272,2 7 1303,2 23 1296,1 39 1267,2 8 1303,2 24 1295,2 40 1262,3 9 1303,2 25 1295,1 41 1234,4 10 1303,2 26 1295,2 42 1228,4 11 1303,2 27 1292,2 43 1222,6 12 1303,2 28 1288,4 44 1208,2 13 1303,1 29 1288 45 1208,2 14 1303 30 1288 46 1185,3 15 1303,2 31 1288,2 47 1159,5 16 1303,2 32 1288,2 48 1145,7 17 1302,8 33 1288,3 49 1122,2 18 1302,1 34 1283,6 50 1117,6 19 1301,4 35 1281,8 Πίνακας 2.15: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-45-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1306,9 1110,9 653,5 90

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1400 1200 1000 800 600 400 FT-45-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.5: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-45-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-45-2, δεν έφτασε το 15% μετά το πέρας των 50 κύκλων δείχνοντας μια καλή συμπεριφορά του δοκιμίου στους κύκλους ψύξης/απόψυξης. Το ίδιο συμβαίνει και για την απώλεια μάζας της τάξης του 50%. Ύψος Το διάγραμμα 2.6 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT- 45-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.6: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-45-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε μεταβολή ύψους μετά τον 35 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε από τον 40 ο μέχρι τον 45 ο κύκλο. Γενικά έδειξε καλή συμπεριφορά (τελική απώλεια ύψους 5,21%). 91

Κεφάλαιο 2 Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο και 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.18: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.19: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.20: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.21: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 92

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.22: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.23: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.24: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.25: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-45-2 Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών στον 30 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) δεν παρουσιάστηκε μέχρι τον 50 ο κύκλο 93

Κεφάλαιο 2 ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-45-2 παρουσιάζει μια καλή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-46-1 (100% σκωρία χάλυβα) Μάζα Ο πίνακας 2.16 και το διάγραμμα 2.7 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.17 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.16: Μάζα δοκιμίου FT-46-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1515,2 20 1507,7 36 1465,9 5 1508,2 21 1507,5 37 1456,6 6 1508,3 22 1506,9 38 1404,6 7 1508,8 23 1507,3 39 1388,7 8 1507,2 24 1505,7 40 1379,9 9 1506,5 25 1505,5 41 1366,1 10 1507,9 26 1504,3 42 1342,2 11 1508,8 27 1504,3 43 1299,4 12 1507,1 28 1504,3 44 1290,7 13 1505,3 29 1504,3 45 1229,9 14 1505 30 1504,2 46 1217,6 15 1507,7 31 1504,2 47 1195,9 16 1507,3 32 1504,2 48 1172,2 17 1505,7 33 1494,1 49 1099,8 18 1509,3 34 1483,8 50 989,6 19 1506,5 35 1483,1 Πίνακας 2.17: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-46-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1515,2 1287,9 757,6 94

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-46-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.7: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-46-1 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-46-1, έφτασε το 15% στον 45 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου δεν έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό μέχρι τον 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.8 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT- 46-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.8: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-46-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε μικρή μεταβολή ύψους μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε από τον 45 ο μέχρι τον 50 ο κύκλο. Η τελική απώλεια ύψους ήταν 19,26%. 95

Κεφάλαιο 2 Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο, και 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.26: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.27: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.28: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.29: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 96

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.30: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.31: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.32: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.33: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-1 Από τις παραπάνω φωτογραφίες δεν παρατηρείται απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών. Αυτό πιθανόν να οφείλεται στην προσροφητική ικανότητα της σκωρίας. Γενικά η σκωρία χαρακτηρίζεται από υψηλό πορώδες, και έτσι αυξάνεται η προσρόφηση της τσιμεντόπαστας, με αποτέλεσμα να μην απογυμνώνεται 97

Κεφάλαιο 2 το αδρανές τόσο εύκολα στις έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές. Παρ όλα αυτά υπάρχει εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) μετά τον 40 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-46-1 παρουσιάζει μια ικανοποιητική συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-46-2 (100% σκωρία χάλυβα) Μάζα Ο πίνακας 2.18 και το διάγραμμα 2.9 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.19 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.18: Μάζα δοκιμίου FT-46-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1495,3 20 1488 36 1397,2 5 1489,9 21 1487,8 37 1379,2 6 1490 22 1487,7 38 1351,4 7 1490 23 1486,4 39 1297,4 8 1489,8 24 1486,2 40 1276,5 9 1490,1 25 1486,1 41 1248,7 10 1490,1 26 1484,4 42 1238,7 11 1489,7 27 1484,1 43 1230,9 12 1489,6 28 1483,6 44 1217 13 1489,5 29 1467,8 45 1194 14 1489,3 30 1467,1 46 1152,9 15 1489,3 31 1462,5 47 1072,1 16 1489,4 32 1462,1 48 979,9 17 1489,4 33 1457,7 49 757,2 18 1489 34 1441,5 50 651,1 19 1488 35 1439 Πίνακας 2.19: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-46-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1495,3 1271,0 747,7 98

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-46-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.9: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-46-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-46-2, έφτασε το 15% στον 41 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.10 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT- 46-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.10: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-46-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντική μεταβολή ύψους μετά τον 35 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε από τον 40 ο μέχρι τον 45 ο κύκλο. Η τελική απώλεια ύψους ήταν 30,57%. 99

Κεφάλαιο 2 Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο και την τελική μορφή του στον 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.34: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.35: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.36: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.37: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 100

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.38: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.39: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.40: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Όψη Εικόνα 2.41: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-46-2 Κατά τον οπτικό έλεγχο του δοκιμίου ισχύουν οι ίδιες παρατηρήσεις που προαναφέρθηκαν για το δοκίμιο FT- 46-1. Υπάρχει εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) μετά τον 35 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-46-2 παρουσιάζει μια οριακά 101

Κεφάλαιο 2 αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-48-1 (50% ασβεστολιθικά αδρανή - 50% σκωρία χάλυβα) Μάζα Ο πίνακας 2.20 και το διάγραμμα 2.11 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.21 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.20: Μάζα δοκιμίου FT-48-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1430,8 20 1427,2 36 1285,2 5 1430,8 21 1424,9 37 1220,8 6 1430,3 22 1424,8 38 1164,5 7 1429,5 23 1424,3 39 1077,7 8 1429,5 24 1424,4 40 1033,3 9 1429,4 25 1424,3 41 998,2 10 1429,4 26 1423,2 42 991,7 11 1429,5 27 1419,1 43 971,1 12 1429,6 28 1415,9 44 941,8 13 1429,5 29 1411,2 45 927,3 14 1429,5 30 1411,3 46 872,1 15 1429,4 31 1410,2 47 765,8 16 1429,3 32 1389,6 48 712,9 17 1429,3 33 1376,8 49 678,6 18 1429,2 34 1357,9 50 497 19 1428,6 35 1302,8 Πίνακας 2.21: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-48-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1430,8 1216,2 715,4 102

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-48-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.11: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-48-1 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-48-1, έφτασε το 15% στον 38 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 48 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.12 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT- 48-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.12: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-48-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντική μεταβολή ύψους μετά τον 35 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε στον 40 ο και στον 50 ο κύκλο. Η μέγιστη απώλεια ύψους ήταν 40,00%. 103

Κεφάλαιο 2 Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο και στον 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.42: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.43: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.44: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.45: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 104

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.46: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.47: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.48: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.49: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-1 Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών στον 35 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 35 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Η καθυστερημένη σχετικά απογύμνωση της 105

Κεφάλαιο 2 επιφάνειας των αδρανών από την τσιμεντόπαστα οφείλεται στην παρουσία της σκωρίας. Γενικά η σκωρία χαρακτηρίζεται από υψηλό πορώδες, και έτσι αυξάνεται η προσρόφηση της τσιμεντόπαστας, με αποτέλεσμα να μην απογυμνώνεται το αδρανές τόσο εύκολα στις έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές. Γενικά το δοκίμιο FT-48-1 παρουσιάζει μια οριακά αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-48-2 (50% ασβεστολιθικά αδρανή - 50% σκωρία χάλυβα) Μάζα Ο πίνακας 2.22 και το διάγραμμα 2.13 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.23 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.22: Μάζα δοκιμίου FT-48-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1409,8 20 1391,2 36 1185,8 5 1408,9 21 1388,8 37 1074,9 6 1407,8 22 1384,4 38 1029,8 7 1407,5 23 1380,8 39 932,5 8 1407,5 24 1380,1 40 905,8 9 1407,3 25 1374,6 41 846,6 10 1407,3 26 1367,8 42 803,2 11 1407,1 27 1355,8 43 755,5 12 1407,1 28 1342,1 44 694,8 13 1403,8 29 1339 45 643,9 14 1402,5 30 1338,4 46 0 15 1401,6 31 1315,5 47 0 16 1401,4 32 1307 48 0 17 1398,3 33 1296,3 49 0 18 1397,4 34 1247,4 50 0 19 1397,4 35 1230,7 Πίνακας 2.23: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-48-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1409,8 1198,3 704,9 106

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-48-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.13: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-48-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-48-2, έφτασε το 15% στον 36 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 44 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.14 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT- 48-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.14: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-48-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντική μεταβολή ύψους μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 40 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη απώλεια 107

Κεφάλαιο 2 ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 26,36% (40 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο και 45 ο κύκλο ενώ εμφανίζεται και η τελική αστοχία του στον 46 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.50: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.51: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.52: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 108

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.53: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.54: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.55: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.56: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 109

Κεφάλαιο 2 Τελική αστοχία Εικόνα 2.57: 46 ος κύκλος δοκιμίου FT-48-2 (αστοχία) Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών μετά τον 20 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-48-2 παρουσιάζει μια οριακά αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-49-1 (50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα) Μάζα Ο πίνακας 2.24 και το διάγραμμα 2.15 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.25 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. 110

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.24: Μάζα δοκιμίου FT-49-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1350,2 20 1330,6 36 867,6 5 1350,5 21 1318,7 37 827,1 6 1350,4 22 1307,9 38 789,2 7 1350,6 23 1304,1 39 725 8 1350,5 24 1292,7 40 685,4 9 1350,5 25 1255,9 41 596,2 10 1350,5 26 1231,1 42 424,4 11 1350,5 27 1185,1 43 359,7 12 1350,2 28 1098,5 44 0 13 1348 29 1080,5 45 0 14 1347,6 30 1050,8 46 0 15 1345,6 31 1022,2 47 0 16 1345,5 32 976,6 48 0 17 1343,5 33 963,6 49 0 18 1332,5 34 929,2 50 0 19 1332,4 35 906,8 Πίνακας 2.25: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-49-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1350,2 1147,7 675,1 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-49-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.15: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-49-1 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-49-1 έφτασε το 15% στον 28 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 41 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.16 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-49-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, 111

Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.16: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-49-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 25 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 40 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη απώλεια ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 24,04% (40 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο και 40 ο κύκλο, ενώ εμφανίζεται και η τελική αστοχία του στον 44 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.58: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 112

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.59: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.60: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.61: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.62: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 113

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.63: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 Τελική αστοχία Εικόνα 2.64: 44 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-1 (αστοχία) Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Η γρήγορη σχετικά εμφάνιση της απογύμνωσης της επιφάνειας των αδρανών από την τσιμεντόπαστα οφείλεται στην παρουσία των οικοδομικών αποβλήτων. Αν και τα οικοδομικά απόβλητα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία είχαν υψηλότερο πορώδες σε σχέση με τα άλλα αδρανή(περίπου 13 φορές μεγαλύτερο), η αρχική διαβροχή τους πριν την ανάμειξή τους μείωσε το τελικό πορώδες τους. Αποτέλεσμα του αρχικού κορεσμού τους ήταν η μείωση της προσροφητικής τους ικανότητας, η οποία συντέλεσε στην πρόωρη απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας. Γενικά το δοκίμιο FT-49-1 παρουσιάζει μια οριακά αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-49-2 (50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα) 114

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Μάζα Ο πίνακας 2.26 και το διάγραμμα 2.17 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.27 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.26: Μάζα δοκιμίου FT-49-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1342,8 20 1310,4 36 742,5 5 1343 21 1299,8 37 690 6 1343 22 1272,3 38 660 7 1343,1 23 1236,4 39 599,7 8 1343,1 24 1210,3 40 553,4 9 1343,3 25 1197,3 41 384,4 10 1343,2 26 1130,7 42 214,4 11 1343,2 27 1093,2 43 0 12 1343,3 28 1042,7 44 0 13 1343,2 29 994,2 45 0 14 1341,8 30 984,2 46 0 15 1337,6 31 944,6 47 0 16 1333,7 32 924 48 0 17 1331,2 33 892,7 49 0 18 1320,9 34 856,9 50 0 19 1313,6 35 792,1 Πίνακας 2.27: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-49-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1342,8 1141,4 671,4 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-49-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.17: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-49-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-49-2, έφτασε το 15% στον 26 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η 115

Κεφάλαιο 2 μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 38 ο ψύξης/απόψυξης. κύκλο Ύψος Το διάγραμμα 2.18 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-49-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.18: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-49-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 25 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 40 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη απώλεια ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 38,64% (40 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο και 40 ο κύκλο, ενώ εμφανίζεται και η τελική αστοχία του στον 43 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 116

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.65: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.66: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.67: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.68: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 117

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.69: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.70: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 Τελική αστοχία Εικόνα 2.71: 43 ος κύκλος δοκιμίου FT-49-2 (αστοχία) Κατά τον οπτικό έλεγχο του δοκιμίου ισχύουν οι ίδιες παρατηρήσεις που προαναφέρθηκαν για το δοκίμιο FT -49-1. Υπάρχει εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) μετά τον 20 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-49-2 παρουσιάζει μια οριακά αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-50-1 (50% ασβεστολιθικά αδρανή - 50% οικοδομικά απόβλητα) Μάζα Ο πίνακας 2.28 και το διάγραμμα 2.19 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο 118

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 πίνακας 2.29 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.28: Μάζα δοκιμίου FT-50-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1365 20 1340,9 36 870,7 5 1368,4 21 1339,1 37 807,9 6 1368,4 22 1323,2 38 794,3 7 1368,9 23 1311,3 39 763,9 8 1369,4 24 1295,2 40 716,3 9 1369,3 25 1282,5 41 396,5 10 1370,8 26 1247,5 42 0 11 1371,2 27 1220 43 0 12 1371,4 28 1201,9 44 0 13 1369,8 29 1191,8 45 0 14 1369,2 30 1170,3 46 0 15 1368,9 31 1082,6 47 0 16 1366,8 32 1071,6 48 0 17 1365,7 33 1025,8 49 0 18 1362,5 34 923,4 50 0 19 1357,4 35 887,1 Πίνακας 2.29: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-50-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1365,0 1160,3 682,5 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-50-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.19: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-50-1 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-50-1, έφτασε το 15% στον 31 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 41 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 119

Κεφάλαιο 2 Ύψος Το διάγραμμα 2.20 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-50-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.20: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-50-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 25 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 35 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη απώλεια ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 37,69% (36 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο και 40 ο κύκλο, ενώ εμφανίζεται και η τελική αστοχία του στον 42 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.72: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 120

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.73: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.74: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.75: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.76: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 121

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.77: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 Τελική αστοχία Εικόνα 2.78: 42 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-1 (αστοχία) Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών από τον 30 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Η γρήγορη σχετικά απογύμνωση της επιφάνειας των αδρανών από την τσιμεντόπαστα οφείλεται στην παρουσία των οικοδομικών αποβλήτων. Αν και τα οικοδομικά απόβλητα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία είχαν υψηλότερο πορώδες σε σχέση με τα άλλα αδρανή(περίπου 13 φορές μεγαλύτερο), η αρχική διαβροχή τους πριν την ανάμειξή τους μείωσε το τελικό πορώδες τους. Απόρροια του αρχικού κορεσμού τους ήταν η μείωση της προσροφητικής τους ικανότητας, η οποία συντέλεσε στην πρόωρη απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας. Γενικά το δοκίμιο FT-50-1 παρουσιάζει μια οριακά αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-50-2 (50% ασβεστολιθικά αδρανή - 50% οικοδομικά απόβλητα) 122

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Μάζα Ο πίνακας 2.30 και το διάγραμμα 2.21 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.31 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.30: Μάζα δοκιμίου FT-50-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1387,1 20 1378,9 36 1015,7 5 1389,8 21 1369,9 37 985 6 1389,8 22 1364,9 38 950,8 7 1390,9 23 1361,9 39 850,1 8 1391 24 1356,4 40 675,3 9 1390,1 25 1341,6 41 602,6 10 1391,5 26 1287,2 42 598,3 11 1388,4 27 1267,5 43 566,1 12 1386,6 28 1241,9 44 558,6 13 1386,6 29 1214,3 45 0 14 1386,3 30 1203,9 46 0 15 1387,8 31 1201,2 47 0 16 1387,5 32 1142,7 48 0 17 1386,5 33 1125,1 49 0 18 1384,7 34 1072,7 50 0 19 1381 35 1060,7 Πίνακας 2.31: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-50-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1387,1 1179,0 693,6 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-50-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.21: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-50-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-50-2, έφτασε το 123

Κεφάλαιο 2 15% στον 32 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 40 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.22 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-50-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.22: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-50-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 40 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη απώλεια ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 27,23% (40 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο και 40 ο κύκλο, ενώ εμφανίζεται και η τελική αστοχία του στον 42 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 124

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.79: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.80: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.81: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.82: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.83: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 125

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.84: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 Τελική αστοχία δοκιμίου Εικόνα 2.85: 42 ος κύκλος δοκιμίου FT-50-2 (αστοχία) Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών μετά τον 20 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Η γρήγορη σχετικά εμφάνιση της απογύμνωσης της επιφάνειας των αδρανών από τη τσιμεντόπαστα οφείλεται στην παρουσία των οικοδομικών αποβλήτων. Αν και τα οικοδομικά απόβλητα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία είχαν υψηλότερο πορώδες σε σχέση με τα άλλα αδρανή(περίπου 13 φορές μεγαλύτερο), η αρχική διαβροχή τους πριν την ανάμειξή τους μείωσε το τελικό πορώδες τους. Αποτέλεσμα του αρχικού κορεσμού τους ήταν η μείωση της προσροφητικής τους ικανότητας, η οποία συντέλεσε στην πρόωρη απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας. Γενικά το δοκίμιο FT-50-2 παρουσιάζει μια οριακά επαρκή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-51-1 (50% ασβεστολιθικά αδρανή 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα) 126

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Μάζα Ο πίνακας 2.32 και το διάγραμμα 2.23 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.33 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.32: Μάζα δοκιμίου FT-51-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1348,8 20 1332,5 36 941,3 5 1349,1 21 1302,4 37 931,7 6 1348,9 22 1296,5 38 887,5 7 1349 23 1283,7 39 850,2 8 1349,3 24 1270,3 40 807,7 9 1349,2 25 1256 41 789,7 10 1349,1 26 1232,4 42 779,6 11 1347,5 27 1221,5 43 750,4 12 1348,1 28 1212,7 44 716 13 1347,2 29 1196,9 45 695,8 14 1347,3 30 1170,6 46 655,6 15 1347,4 31 1155 47 604,6 16 1345,2 32 1054,3 48 559,5 17 1343,7 33 1019,7 49 458,6 18 1345 34 996,2 50 419,5 19 1339,5 35 952,8 Πίνακας 2.33: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-51-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1348,8 1146,5 674,4 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-51-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.23: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-51-1 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-51-1 (50% ασβεστολιθικά αδρανή 25% σκωρία χάλυβα - 20% οικοδομικά απόβλητα), έφτασε το 15% στον 33 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο 127

Κεφάλαιο 2 απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 46 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.24 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-51-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.24: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-51-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά στον 50 ο κύκλο (31,24%). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο και 45 ο κύκλο, ενώ φαίνεται και η οριακή τελική αστοχία του δοκιμίου στον 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 128 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.86: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.87: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.88: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.89: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.90: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 129

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.91: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.92: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 Οριακή τελική αστοχία Εικόνα 2.93: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-1 Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Στον 35 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης παρατηρείται και θραύση μέρους των αδρανών. Πιθανόν το συγκεκριμένο φαινόμενο οφείλεται στην μικρή αντοχή των αδρανών στις απότομες και συνεχείς μεταβολές της θερμοκρασίας, και στην διαστολή του πάγου από το νερό που έχει απορροφηθεί. Η γρήγορη σχετικά απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας οφείλεται στην παρουσία των οικοδομικών αποβλήτων. Αν και τα οικοδομικά απόβλητα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία είχαν υψηλότερο πορώδες σε σχέση με τα άλλα αδρανή(περίπου 13 φορές μεγαλύτερο), η αρχική διαβροχή τους πριν την 130

Κεφάλαιο 2 ανάμειξή τους μείωσε το τελικό πορώδες τους. Απόρροια του αρχικού κορεσμού τους ήταν η μείωση της προσροφητικής τους ικανότητας, η οποία συντέλεσε στην πρόωρη απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας. Γενικά το δοκίμιο FT-51-1 παρουσιάζει μια οριακά επαρκή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-51-2 (50% ασβεστολιθικά αδρανή 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα) Μάζα Ο πίνακας 2.34 και το διάγραμμα 2.25 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.35 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.34: Μάζα δοκιμίου FT-51-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1342,7 20 1337,1 36 1038,6 5 1343,4 21 1325,6 37 1014,8 6 1342,4 22 1322,8 38 990,3 7 1342,5 23 1318,5 39 967,5 8 1342,5 24 1314,8 40 950,4 9 1342,5 25 1306,8 41 930 10 1342,4 26 1277,8 42 925,5 11 1341,8 27 1268,7 43 897 12 1342,4 28 1266,9 44 848 13 1341,5 29 1255,7 45 826 14 1341,4 30 1238 46 808,8 15 1341,4 31 1233,4 47 777,8 16 1341,8 32 1206,9 48 735,9 17 1339,9 33 1189,8 49 621,8 18 1338,2 34 1139,6 50 413,3 19 1338,4 35 1093,6 Πίνακας 2.35: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-51-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1342,7 1141,3 671,4 131

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-51-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.25: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-51-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-51-2, έφτασε το 15% στον 34 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 49 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.26 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-51-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.26: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-51-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 30 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά στον 50 ο κύκλο (36,06%). 132

Κεφάλαιο 2 Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο και 45 ο κύκλο, ενώ φαίνεται και η οριακή τελική αστοχία του δοκιμίου στον 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.94: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.95: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.96: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.97: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 133

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.98: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.99: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.100: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Τελική μορφή δοκιμίου Εικόνα 2.101: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-51-2 Κατά τον οπτικό έλεγχο του δοκιμίου ισχύουν οι ίδιες παρατηρήσεις που προαναφέρθηκαν για το δοκίμιο FT-51-1. Υπάρχει εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) μετά τον 20 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-51-2 παρουσιάζει μια οριακά αποδεκτή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. 134

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Πορεία δοκιμίου FT-52-1 (100% οικοδομικά απόβλητα) Μάζα Ο πίνακας 2.36 και το διάγραμμα 2.27 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.37 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.36: Μάζα δοκιμίου FT-52-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1252,4 20 1171 36 942,6 5 1252,9 21 1168,1 37 795,3 6 1252,7 22 1163 38 731,6 7 1252,5 23 1156,2 39 679,3 8 1252,3 24 1149,9 40 624,4 9 1252,3 25 1144,5 41 596 10 1251,9 26 1118,2 42 564,8 11 1251,7 27 1116,2 43 0 12 1251,5 28 1101,3 44 0 13 1251,3 29 1093,9 45 0 14 1251,1 30 1077,3 46 0 15 1250,9 31 1070 47 0 16 1250,8 32 1031,6 48 0 17 1248,7 33 999 49 0 18 1236,5 34 981,2 50 0 19 1229,4 35 950,2 Πίνακας 2.37: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-52-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1252,4 1064,5 626,2 1400 1200 1000 800 600 400 FT-52-1 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.27: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-52-1 135

Κεφάλαιο 2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-52-1 (100% οικοδομικά απόβλητα), έφτασε το 15% στον 32 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 40 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Ύψος Το διάγραμμα 2.28 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-52-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.28: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-52-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 20 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 40 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη απώλεια ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 30,92% (40 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, και 40 ο κύκλο, ενώ φαίνεται και η τελική αστοχία του δοκιμίου στον 43 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 136

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.102: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.103: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.104: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.105: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 137

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.106: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.107: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 Τελική αστοχία δοκιμίου Εικόνα 2.108: 43 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-1 (αστοχία) Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση μέρους των αδρανών μετά τον 15 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 20 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Στον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης παρατηρείται και θραύση μέρους των αδρανών. Πιθανόν το συγκεκριμένο φαινόμενο οφείλεται στην μικρή αντοχή των αδρανών στις απότομες και συνεχείς μεταβολές της θερμοκρασίας, και στην διαστολή του πάγου από το νερό που έχει απορροφηθεί. Η γρήγορη σχετικά απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας από την επιφάνεια των αδρανών οφείλεται στην παρουσία των οικοδομικών αποβλήτων. Αν και τα οικοδομικά απόβλητα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία είχαν υψηλότερο πορώδες σε σχέση με τα άλλα αδρανή(περίπου 13 φορές μεγαλύτερο), η 138

Κεφάλαιο 2 αρχική διαβροχή τους πριν την ανάμειξή τους μείωσε το τελικό πορώδες τους. Απόρροια του αρχικού κορεσμού τους ήταν η μείωση της προσροφητικής τους ικανότητας, η οποία συντέλεσε στην πρόωρη απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας. Γενικά το δοκίμιο FT-52-1 παρουσιάζει μια οριακά επαρκή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-52-2 (100% οικοδομικά απόβλητα) Μάζα Ο πίνακας 2.38 και το διάγραμμα 2.29 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.39 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.38: Μάζα δοκιμίου FT-52-2 κύκλος μάζα (g) κύκλος μάζα (g) κύκλος μάζα (g) 0 1247,8 20 1242,1 36 0 5 1249,1 21 1241,6 37 0 6 1249,5 22 1234,8 38 0 7 1250 23 1229,4 39 0 8 1249,3 24 1230,4 40 0 9 1249,5 25 1230,3 41 0 10 1249,7 26 1220 42 0 11 1249,7 27 1216,3 43 0 12 1250 28 1198,1 44 0 13 1250 29 1170,8 45 0 14 1250 30 1138,8 46 0 15 1250,1 31 1115,7 47 0 16 1250,2 32 1099,9 48 0 17 1249,6 33 1087,4 49 0 18 1247,8 34 996,3 50 0 19 1248,2 35 893,8 Πίνακας 2.39: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-52-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1247,8 1060,6 623,9 139

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1400 1200 1000 800 600 400 FT-52-2 15% 50% 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.29: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-52-2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-52-2 (100% οικοδομικά απόβλητα), έφτασε το 15% στον 34 ο κύκλο. Όσον αφορά στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50%, η μάζα του δοκιμίου έφτασε το συγκεκριμένο ποσοστό στον 36 ο αστόχησε. κύκλο ψύξης/απόψυξης, όπου και Ύψος Το διάγραμμα 2.30 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-52-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. Μεταβολή ύψους (%) 0,00% -10,00% -20,00% -30,00% -40,00% -50,00% -60,00% -70,00% -80,00% -90,00% -100,00% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.30: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-52-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε σημαντικές μεταβολές ύψους μετά τον 25 ο κύκλο, ενώ την μεγαλύτερη απώλεια την παρουσίασε μετά τον 35 ο κύκλο όπου και παρατηρήθηκε η τελική αστοχία του. Η μέγιστη 140

Κεφάλαιο 2 απώλεια ύψους ήταν 100,00%, ενώ η αμέσως μικρότερη ήταν 12,22% (35 ος κύκλος ψύξης/απόψυξης). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, και 35 ο κύκλο, ενώ φαίνεται και η τελική αστοχία του δοκιμίου στον 36 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.109: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.110: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.111: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 141

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.112: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.113: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 Τελική αστοχία δοκιμίου Εικόνα 2.114: 36 ος κύκλος δοκιμίου FT-52-2 (αστοχία) Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται μια μικρής τάξεως απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας και κατ επέκταση απογύμνωση της επιφάνειας μέρους των αδρανών από τον 15 ο κύκλο, ενώ εμφανής μείωση του ύψους και αποσάθρωση δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT- 52-2 παρουσιάζει μια οριακά επαρκή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. Πορεία δοκιμίου FT-53-1 (συμβατικό σκυρόδεμα - 100% ασβεστολιθικά αδρανή) 142

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Μάζα Ο πίνακας 2.40 και το διάγραμμα 2.31 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.41 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.40: Μάζα δοκιμίου FT-53-1 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1690,7 20 1699,8 36 1679,7 5 1696,3 21 1699,7 37 1663,6 6 1696,6 22 1699,7 38 1652,5 7 1696,9 23 1699,8 39 1630,4 8 1697,5 24 1699,8 40 1618,8 9 1698,1 25 1699,9 41 1614,3 10 1698,5 26 1699,7 42 1603,2 11 1698,4 27 1699,7 43 1589,2 12 1698,6 28 1699,9 44 1577,1 13 1697,4 29 1700 45 1563,3 14 1697,5 30 1698,3 46 1553,8 15 1699,7 31 1698,3 47 1540,4 16 1699,4 32 1696,3 48 1538,7 17 1699,2 33 1695,9 49 1525,2 18 1699,6 34 1695,1 50 1504,8 19 1699,5 35 1691,2 Πίνακας 2.41: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-53-1 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1690,7 1437,1 845,4 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης FT-53-1 15% 50% Διάγραμμα 2.31: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-53-1 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-53-1, δεν έφτασε το 15% μετά το πέρας των 50 κύκλων δείχνοντας μια καλή συμπεριφορά του δοκιμίου στους κύκλους ψύξης/απόψυξης. Το ίδιο συμβαίνει και για την 143

Κεφάλαιο 2 απώλεια μάζας της τάξης του 50%. Αξιοσημείωτη είναι η αύξηση της μάζας κατά τους 29 πρώτους κύκλους ψύξης/απόψυξης, γεγονός το οποίο δικαιολογείται από το φαινόμενο της απορρόφησης νερού τόσο από τη μάζα της τσιμεντόπαστας όσο και από τη μάζα των ασβεστολιθικών αδρανών (Richardson et al., 2010). Ύψος Το διάγραμμα 2.32 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-53-1 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -0,20% Μεταβολή πάχους (%) 5 10 15 20 25 31 36 41 46 50-0,40% -0,60% -0,80% -1,00% -1,20% -1,40% Διάγραμμα 2.32: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-53-1 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε γενικά πολύ μικρές μεταβολές ύψους. Συγκεκριμένα, μειώθηκε το ύψος του κατά 0,20% μετά τον 20 ο κύκλο, ενώ η μέγιστη απώλεια παρουσιάστηκα μετά τον 40 ο κύκλο (1,19%). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο και 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 144

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.115: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.116: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.117: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.118: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 145

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.119: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.120: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.121: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.122: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-1 Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται η απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας μετά τον 25 ο κύκλο, ενώ μείωση του ύψους και αποσάθρωση του δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 35 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-53-1 παρουσιάζει μια καλή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. 146

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 Πορεία δοκιμίου FT-53-2 (συμβατικό σκυρόδεμα - 100% ασβεστολιθικά αδρανή) Μάζα Ο πίνακας 2.42 και το διάγραμμα 2.33 παρουσιάζουν την καταγεγραμμένη μάζα του δοκιμίου κατά την διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Ο πίνακας 2.43 παρουσιάζει τις τιμές της μάζας για τα δύο κριτήρια που εξετάζονται στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία. Πίνακας 2.42: Μάζα δοκιμίου FT-53-2 Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) Κύκλος Μάζα (g) 0 1672,3 20 1674,8 36 1617 5 1677,6 21 1673,5 37 1612,4 6 1678,1 22 1672,4 38 1602,5 7 1678,5 23 1669,3 39 1600,1 8 1679,2 24 1665,2 40 1590,4 9 1680,3 25 1662,1 41 1585,6 10 1680,4 26 1660,2 42 1582 11 1680,1 27 1657,6 43 1580,4 12 1680,2 28 1654,2 44 1579,4 13 1679,3 29 1651,3 45 1574,5 14 1679 30 1650,9 46 1573,1 15 1681,1 31 1648,2 47 1565,2 16 1680,9 32 1641,7 48 1559,5 17 1680,5 33 1637 49 1549,5 18 1680,8 34 1630,7 50 1542,8 19 1679 35 1626,1 Πίνακας 2.43: Τιμές μάζας δοκιμίου FT-53-2 για τα δύο κριτήρια Ποσοστά (%) 0% 15% 50% Μάζα (g) 1672,3 1421,5 836,2 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 10 20 30 40 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης FT-53-2 15% 50% Διάγραμμα 2.33: Μεταβολή μάζας δοκιμίου FT-53-2 147

Κεφάλαιο 2 Παρατηρείται πως η απώλεια μάζας του δοκιμίου FT-53-2, δεν έφτασε το 15% μετά το πέρας των 50 κύκλων δείχνοντας μια καλή συμπεριφορά του δοκιμίου στους κύκλους ψύξης/απόψυξης. Το ίδιο συμβαίνει και για την απώλεια μάζας της τάξης του 50%. Αξιοσημείωτη είναι η αύξηση της μάζας κατά τους 19 πρώτους κύκλους ψύξης/απόψυξης, γεγονός το οποίο δικαιολογείται από το φαινόμενο της απορρόφησης νερού τόσο από τη μάζα της τσιμεντόπαστας όσο και από τη μάζα των ασβεστολιθικών αδρανών (Richardson et al., 2010). Ύψος Το διάγραμμα 2.34 παρουσιάζει την μεταβολή του ύψους του δοκιμίου FT-53-2 κατά τη διάρκεια των κύκλων ψύξης/απόψυξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που καταγράφηκαν ανά 5 κύκλους σε σχέση με την αρχική τιμή του ύψους. 0,00% -0,10% -0,20% -0,30% -0,40% -0,50% -0,60% -0,70% -0,80% -0,90% Μεταβολή ύψους (%) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Διάγραμμα 2.34: Μεταβολή ύψους δοκιμίου FT-53-2 Παρατηρείται πως το δοκίμιο παρουσίασε γενικά μικρές μεταβολές ύψους. Συγκεκριμένα, μειώθηκε το ύψος του κατά 0,30% μετά τον 15 ο κύκλο, ενώ η μέγιστη απώλεια παρουσιάστηκα μετά τον 45 ο κύκλο (0,80%). Φωτογραφίες Οι παρακάτω φωτογραφίες απεικονίζουν την όψη του δοκιμίου καθώς και τις δύο επιφάνειές του, στον 15 ο, 20 ο, 25 ο, 30 ο, 35 ο, 40 ο, 45 ο και 50 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. 148

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.123: 15 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.124: 20 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.125: 25 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.126: 30 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 149

Κεφάλαιο 2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.127: 35 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.128: 40 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.129: 45 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Όψη Επιφάνεια 1 Επιφάνεια 2 Εικόνα 2.130: 50 ος κύκλος δοκιμίου FT-53-2 Από τις παραπάνω φωτογραφίες παρατηρείται η απομάκρυνση της τσιμεντόπαστας στον 20 ο κύκλο, ενώ μείωση του ύψους και αποσάθρωση του δοκιμίου μορφής D (D-cracking) παρουσιάστηκε μετά τον 25 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Γενικά το δοκίμιο FT-53-2 παρουσιάζει μια καλή συμπεριφορά τόσο στην απώλεια μάζας όσο και στην απώλεια ύψους. 150

Κεφάλαιο 2 2.2.1.2.3 Παρουσίαση/Συζήτηση αποτελεσμάτων ανά σύνθεση μελέτης Για την καλύτερη εξαγωγή αποτελεσμάτων υπολογίστηκε ο μέσος όρος της μάζας και της μεταβολής του ύψους των δύο δοκιμίων της κάθε σύνθεσης. Με αυτόν τον τρόπο έχουμε μια πιο γενική εικόνα για την συμπεριφορά των διαφορετικών συνθέσεων και είναι πιο εύκολη η σύγκριση μεταξύ τους. Οι μέσοι όροι της μάζας ανά σύνθεση και ανά κύκλο ψύξης/απόψυξης παρουσιάζονται στον πίνακα 2.44. Ακολουθεί ο πίνακας με τα δύο κριτήρια μάζας (15% και 50% της αρχικής μάζας του μέσου όρου των μαζών των δύο δοκιμίων ανά σύνθεση), και το διάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται γραφικά η πορεία της μάζας της κάθε σύνθεσης. Στη συνέχεια, παρατίθεται ένα ραβδόγραμμα όπου φαίνεται η μεταβολή (%) της μάζας σε σχέση με την αρχική ανά δέκα κύκλους. Τέλος, παρουσιάζεται υπό μορφή ραβδογράμματος η μεταβολή (%) ύψους της κάθε σύνθεσης ανά δέκα κύκλους ψύξης/απόψυξης. Πίνακας 2.44: Μάζα (g) ανά σύνθεση Κύκλος 0 5 10 15 20 25 FT-45 1310,9 1309,4 1307,9 1306,5 1302,8 1300,9 FT-46 1505,3 1499,1 1499,0 1498,5 1497,9 1495,8 FT-48 1420,3 1419,9 1418,4 1415,5 1409,2 1399,5 Σύνθεση FT-49 1346,5 1346,8 1346,9 1341,6 1320,5 1226,6 FT-50 1376,1 1379,1 1381,2 1378,4 1359,9 1312,1 FT-51 1345,8 1346,3 1345,8 1344,4 1334,8 1281,4 FT-52 1250,1 1251,0 1250,8 1250,5 1206,6 1187,4 FT-53 1681,5 1687,0 1689,5 1690,4 1687,3 1681,0 Κύκλος 30 35 40 45 50 FT-45 1296,8 1292,0 1274,1 1244,2 1128,9 FT-46 1485,7 1461,1 1328,2 1212,0 820,4 FT-48 1374,9 1266,8 969,6 785,6 248,5 Σύνθεση FT-49 1017,5 849,5 619,4 0,0 0,0 FT-50 1187,1 973,9 695,8 0,0 0,0 FT-51 1204,3 1023,2 879,1 760,9 416,4 FT-52 1108,1 922,0 312,2 0,0 0,0 FT-53 1674,6 1658,7 1604,6 1568,9 1523,8 Πίνακας 2.45: Τιμές μάζας (g) ανά σύνθεση για τα δύο κριτήρια Σύνθεση Κριτήρια 15% 50% FT-45 1114,3 655,5 FT-46 1279,5 752,6 FT-48 1207,3 710,2 FT-49 1144,5 673,3 FT-50 1169,6 688,0 FT-51 1143,9 672,9 FT-52 1062,6 625,1 FT-53 1429,3 840,8 151

Μάζα (g) Κεφάλαιο 2 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 FT-45 FT-46 FT-48 FT-49 FT-50 FT-51 FT-52 FT-53 200 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Κύκλος ψύξης/απόψυξης Διάγραμμα 2.35: Μεταβολή μέσου όρου μάζας ανά σύνθεση 20,00% Μεταβολή μάζας (%) 0,00% -20,00% -40,00% -60,00% -80,00% -100,00% 10 20 30 40 50 FT-45 FT-46 FT-48 FT-49 FT-50 FT-51 FT-52 FT-53 --- Κριτήριο 15% --- Κριτήριο 50% Διάγραμμα 2.36: Μεταβολή μέσου όρου μάζας συνθέσεων ανά 10 κύκλους Από τα παραπάνω διαγράμματα γίνονται οι παρακάτω παρατηρήσεις: Κριτήριο 15% Η σύνθεση FT-45 δεν παρουσίασε απώλεια μάζας 15% μέχρι το τέλος των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-46 παρουσίασε απώλεια μάζας 15% στον 43 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης. Η σύνθεση FT-48 παρουσίασε απώλεια μάζας 15% στον 37 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-49 παρουσίασε απώλεια μάζας 15% στον 27 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-50 παρουσίασε απώλεια μάζας 15% στον 31 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης 152

Κεφάλαιο 2 Η σύνθεση FT-51 παρουσίασε απώλεια μάζας 15% στον 32 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-52 παρουσίασε απώλεια μάζας 15% στον 33 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-53 δεν παρουσίασε απώλεια μάζας 15% μέχρι το τέλος των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης Κριτήριο 50% Η σύνθεση FT-45 δεν παρουσίασε απώλεια μάζας 50% μέχρι το τέλος των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-46 δεν παρουσίασε απώλεια μάζας 50% μέχρι το τέλος των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης. Η σύνθεση FT-48 παρουσίασε απώλεια μάζας 50% στον 46 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-49 παρουσίασε απώλεια μάζας 50% στον 39 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-50 παρουσίασε απώλεια μάζας 50% στον 41 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-51 παρουσίασε απώλεια μάζας 50% στον 48 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-52 παρουσίασε απώλεια μάζας 50% στον 36 ο κύκλο ψύξης/απόψυξης Η σύνθεση FT-53 δεν παρουσίασε απώλεια μάζας 50% μέχρι το τέλος των 50 κύκλων ψύξης/απόψυξης Πίνακας 2.46: Μεταβολή ύψους ανά σύνθεση Σύνθεση Κύκλος ψύξης/απόψυξης 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 FT-45 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% -0,29% -3,56% -5,27% FT-46 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% -0,29% -8,85% -20,00% -24,91% FT-48 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% -0,50% -7,00% -23,08% -62,35% -70,00% FT-49 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% -4,47% -9,96% -18,15% -31,34% -100,00% -100,00% FT-50 0,00% 0,00% 0,00% -0,10% -7,53% -14,21% -29,02% -63,61% -100,00% -100,00% FT-51 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% -0,10% -0,45% -15,08% -17,84% -26,33% -33,65% FT-52 0,00% 0,00% 0,00% -1,64% -4,11% -6,83% -13,74% -65,46% -100,00% -100,00% FT-53 0,00% 0,00% 0,05% 0,05% -0,20% -0,25% -0,25% -0,25% -0,89% -0,99% 153

Κεφάλαιο 2 Μεταβολή ύψους (%) 10,00 0,00-10,00-20,00-30,00-40,00-50,00-60,00-70,00-80,00-90,00-100,00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 FT-45 FT-46 FT-48 FT-49 FT-50 FT-51 FT-52 FT-53 Διάγραμμα 2.37: Μεταβολή μέσου όρου ύψους συνθέσεων ανά δέκα κύκλους Από το παραπάνω διάγραμμα προκύπτει πως στους 50 κύκλους ψύξης/απόψυξης η μεταβολή του ύψους σε κάθε σύνθεση διαμορφώθηκε ως εξής: Η σύνθεση FT-45 παρουσίασε μείωση ύψους κατά 5,27% (50 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-46 παρουσίασε μείωση ύψους κατά 24,92% (50 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-48 παρουσίασε μείωση ύψους κατά 70,00% (50 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-49 αστόχησε μετά τον 40 ο κύκλο ενώ παρουσίασε μείωση ύψους κατά 31,34% (40 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-50 αστόχησε μετά τον 40 ο κύκλο ενώ παρουσίασε μείωση ύψους κατά 63,61% (40 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-51 παρουσίασε μείωση ύψους κατά 33,65% (50 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-52 αστόχησε μετά τον 40 ο κύκλο ενώ παρουσίασε μείωση ύψους κατά 65,46% (40 ος κύκλος) Η σύνθεση FT-53 παρουσίασε μείωση ύψους κατά 0,99% (50 ος κύκλος) 2.2.1.3 Συμπεράσματα ψύξης/απόψυξης 1. Από την εφαρμογή του κριτηρίου λειτουργικότητας (15% απώλεια μάζας), οι υπό μελέτη συνθέσεις στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία παρουσίασαν την παρακάτω συμπεριφορά (πίνακας 2.47): 154

Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.47: Συμπεριφορά συνθέσεων στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 15% Κύκλος που Περιεκτικότητα σε Κωδικός σύνθεσης παρατηρήθηκε το αδρανή κριτήριο ΠΟΡΩΔΕΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 1607-45 100% ασβεστολιθικά >50 1607-46 100% σκωρία χάλυβα 43 1607-48 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 1607-52 100% οικοδομικά απόβλητα 33 1607-51 50% ασβεστολιθικά 25% σκωρία χάλυβα 25% οικοδομικά απόβλητα 32 1607-50 1607-49 50% ασβεστολιθικά -50% οικοδομικά απόβλητα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα ΣΥΜΒΑΤΙΚΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 1604-53 100% ασβεστολιθικά >50 37 31 27 Κατά την μελέτη ψύξης-απόψυξης παρατηρούμε πως οι συνθέσεις αμιγών ασβεστολιθικών (1607-45), και του συμβατικού σκυροδέματος (1607-53) εμφανίζουν πολύ καλή συμπεριφορά αφού δεν παρουσίασαν μείωση 15% της αρχικής τους μάζας μέχρι και τους 50 κύκλους που ολοκληρώθηκε η μελέτη. Οι συνθέσεις που περιέχουν μίγματα ασβεστολιθικών και σκωρίας (1607-48) καθώς και μίγμα που περιείχε 100% σκωρία χάλυβα (1607-46) παρουσιάζουν μια σχετικά καλή συμπεριφορά καθώς η απώλεια μάζας 15% εμφανίζεται στους κύκλους 37 και 43 αντίστοιχα. Οι συνθέσεις αμιγών οικοδομικών αποβλήτων (1607-52), το τριμερές μίγμα (1607-51), το μίγμα ασβεστολιθικών και οικοδομικών αποβλήτων (1607-50), καθώς και το μίγμα σκωρίας χάλυβα και οικοδομικών αποβλήτων (1607-49) εμφανίζουν μια όχι και τόσο καλή συμπεριφορά καθώς από τον 27 0 κύκλο παρουσιάζεται απώλεια μάζας της τάξης του 15%. Στους πρώτους κύκλους οι αμιγείς συνθέσεις εμφανίζουν καλύτερη συμπεριφορά. Η προσθήκη οικοδομικών αποβλήτων επιτείνει την άσχημη συμπεριφορά. 155

Κεφάλαιο 2 2. Από την εφαρμογή του κριτηρίου απώλειας μάζας κατά 50%, οι υπό μελέτη συνθέσεις στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία παρουσίασαν την παρακάτω συμπεριφορά (πίνακας 2.48): Πίνακας 2.48: Συμπεριφορά συνθέσεων στο κριτήριο απώλειας μάζας κατά 50% Κύκλος που Περιεκτικότητα σε Κωδικός σύνθεσης παρατηρήθηκε το αδρανή κριτήριο ΠΟΡΩΔΕΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 1607-45 100% ασβεστολιθικά >50 1607-46 100% σκωρία χάλυβα >50 1607-51 1607-48 1607-50 1607-49 50% ασβεστολιθικά 25% σκωρία χάλυβα 25% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% ασβεστολιθικά -50% οικοδομικά απόβλητα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 100% οικοδομικά απόβλητα 36 ΣΥΜΒΑΤΙΚΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ 1604-53 (100% ασβεστολιθικά) >50 48 46 41 39 Παρατηρείται πως δεν υπάρχει ακριβής ταύτιση της σειράς κατάταξης στα δύο κριτήρια. Συγκεκριμένα: Κατά την μελέτη ψύξης-απόψυξης παρατηρούμε πως οι συνθέσεις αμιγών ασβεστολιθικών (1607-45), αμιγούς σκωρίας (1607-46) καθώς και του συμβατικού σκυροδέματος (1607-53) εμφανίζουν πολύ καλή συμπεριφορά αφού δεν παρουσίασαν μείωση 50% της αρχικής τους μάζας μέχρι και τους 50 κύκλους που ολοκληρώθηκε η μελέτη. Οι συνθέσεις που περιέχουν μίγματα ασβεστολιθικών και σκωρίας (1607-48) καθώς και το τριμερές μίγμα (1607-51) παρουσιάζουν μια σχετικά καλή συμπεριφορά καθώς η απώλεια μάζας 50% εμφανίζεται προς το τέλος της μελέτης ψύξης-απόψυξης (στους κύκλους 46 και 48 αντίστοιχα). Οι συνθέσεις αμιγών οικοδομικών αποβλήτων (1607-52), το μίγμα σκωρίας και οικοδομικών αποβλήτων (1607-49) καθώς και το μίγμα ασβεστολιθικών και οικοδομικών αποβλήτων (1607-50) εμφανίζουν 156

Κεφάλαιο 2 μια όχι και τόσο καλή συμπεριφορά καθώς από τον 360 κύκλο παρουσιάζεται απώλεια μάζας της τάξης του 50%. Οι συνθέσεις που περιείχαν ποσοστό οικοδομικών αποβλήτων χαρακτηρίστηκαν από απότομες μεταβολές διαστάσεων. Οι όχι και τόσο καλές συμπεριφορές των συνθέσεων 1607-51, 1607-48, 1607-50, 1607-49 και 1607-52, μπορούν να αποδοθούν στο υψηλό πορώδες των μη φυσικών αδρανών (της σκωρίας και των οικοδομικών αποβλήτων). Συγκεκριμένα, κατά την ψύξη και απόψυξη εγκλωβίζουν μέσα πάγο που με τις συνέχεις διαστολές και συστολές, λόγω των θερμοκρασιακών μεταβολών, προκαλούν ρηγματώσεις και, εν τέλει, αποσάθρωση του δοκιμίου με την πάροδο του χρόνου. 3. Η μελετούμενη σύνθεση του συμβατικού σκυροδέματος (100% ασβεστολιθικά αδρανή) δεν αστόχησε με βάση τα δύο κριτήρια. Παρατηρήθηκε αύξηση της μάζας του κατά τη διάρκεια των 26 πρώτων κύκλων ψύξης/απόψυξης, γεγονός το οποίο δικαιολογείται από το φαινόμενο της απορρόφησης νερού τόσο από τη μάζα της τσιμεντόπαστας όσο και από τη μάζα των ασβεστολιθικών αδρανών (Richardson et al., 2010). 4. Η επιλογή της βέλτιστης σύνθεσης πορώδους σκυροδέματος με βάση την ανθεκτικότητά του σε έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές είναι συνιστώσα πολλών μεταβλητών. Εκτός από την συμπεριφορά του όσον αφορά στην απώλεια μάζας, ειδική μνεία θα πρέπει να γίνει και στην γεωγραφική θέση της περιοχής που θα τοποθετηθεί. Για παράδειγμα, όσον αφορά στην Ελλάδα, περιοχές που χαρακτηρίζονται από έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές και τα φυσικά αδρανή βρίσκονται σε αφθονία (Βόρεια Ελλάδα), προτείνεται η επιλογή πορώδους σκυροδέματος με ασβεστολιθικά αδρανή. Όμως σε περιοχές της Κεντρικής και Νότιας Ελλάδος μπορούν να ενσωματωθούν στις συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος παραπροϊόντα καθώς και οικοδομικά απόβλητα για εξοικονόμηση των φυσικών πρώτων υλών, αφού γενικότερα η συχνότητα εμφάνισης των ακραίων καιρικών φαινομένων είναι πολύ μικρή και το πορώδες μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις αυτών των 157

Κεφάλαιο 2 θερμοκρασιακών μεταβολών, με χαρακτηριστικό παράδειγμα τις συνθέσεις 1607-46, 1607-48 και 1607-51. 5. Από τα αποτελέσματα φαίνεται ότι ανεξαρτήτως κριτηρίου τα οικοδομικά απόβλητα δείχνουν την χειρότερη συμπεριφορά. Δεδομένου όμως ότι η απόθεσή τους δημιουργεί σημαντικά οικολογικά προβλήματα, προτείνεται η μερική ενσωμάτωσή τους σε περιοχές όπως η Νότια Ελλάδα, όπου δεν παρατηρούνται έντονες θερμοκρασιακές μεταβολές κυρίως τον χειμώνα. 2.2.2 Ενανθράκωση Προκειμένου να μετρηθεί η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος στο φαινόμενο της ενανθράκωσης, σκυροδετήθηκαν συνολικά 68 δοκίμια σκυροδέματος τα οποία τοποθετήθηκαν σε διαφορετικές συνθήκες περιβάλλοντος όσον αφορά στην συγκέντρωση CO 2. 2.2.2.1 Πειραματική διαδικασία φαινομένου ενανθράκωσης Τοποθέτηση δοκιμίων Συγκεκριμένα, επιλέχθηκαν τρία σημεία τοποθέτησης των δοκιμίων: Το πρώτο σημείο αντιπροσώπευε τις περιοχές όπου παρατηρούνται χαμηλές συγκεντρώσεις CO 2 και ήταν στο Εργαστήριο Κονιαμάτων στην σχολή Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π. (εικόνα 1.131), όπου επικρατούσαν συνθήκες δωματίου και ο χώρος ήταν ανεπηρέαστος από μηχανήματα εκπομπής CO 2. 158

Κεφάλαιο 2 Εικόνα 1.131: Εργαστήριο κονιαμάτων Το δεύτερο σημείο αντιπροσώπευε τις μεσαίες/υψηλές εκπομπές CO 2 και ήταν σε υπόγειο χώρο στάθμευσης στην περιοχή Γουδή στην Αθήνα (Μ. Ασίας 70). Όσον αφορά στο δεύτερο σημείο, αποφασίστηκε η τοποθέτηση των δοκιμίων ως εξής: το ένα δοκίμιο κάθε υπό εξέταση σύνθεσης, τοποθετήθηκε στον πρώτο όροφο κάτω από την επιφάνεια του εδάφους (εικόνα 1.132) και το δεύτερο, δύο ορόφους κάτω από την επιφάνεια του εδάφους (εικόνα 1.133). Με αυτόν τον τρόπο επιχειρήθηκε η μελέτη του φαινομένου σε διαφορετικά επίπεδα σε ένα υπόγειο χώρο στάθμευσης και η καταγραφή των διαφορών από όροφο σε όροφο. Εικόνα 1.132: Πρώτο επίπεδο υπόγειου χώρου στάθμευσης Εικόνα 1.133: Δεύτερο επίπεδο υπόγειου χώρου στάθμευσης Το τρίτο σημείο αφορούσε στη μελέτη των ακραίων-υψηλότερων συνθηκών συγκέντρωσης CO 2, και ήταν σε έναν αυτοσχέδιο θάλαμο που βρισκόταν στο εργαστήριο των Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π.. Ο θάλαμος κατασκευάστηκε ως εξής: σε ένα καλά μονωμένο για την αποφυγή διαρροών πλαστικό κουτί (εικόνα 1.134) δημιουργήθηκαν δύο οπές. Η μία αποτελούσε την είσοδο παροχής CO 2 από φιάλη υπό πίεση (εικόνα 1.135) ενώ η άλλη οπή αποτελούσε την εκτόνωση του αερίου μέσα από το κουτί. 159

Κεφάλαιο 2 Με αυτόν τον τρόπο πραγματοποιήθηκε η πλήρωση του εσωτερικού χώρου του θαλάμου με CO 2 για μεγάλο χρονικό διάστημα. Εικόνα 1.134: Πλαστικό κουτί Εικόνα 1.135: Οπή εισόδου C0 2 Στην συγκεκριμένη πειραματική διερεύνηση αποφασίστηκε να εξεταστεί η ενανθράκωση σε δύο χρονικές στιγμές: α) μετά από 28 ημέρες και β) μετά από 90 ημέρες. Με αυτόν τον τρόπο εξετάστηκε όχι μόνο η επιρροή του περιβάλλοντος αλλά και η επίδραση του χρόνου στην εξέλιξη του φαινομένου αυτού. Χαρακτηριστικά δοκιμίων Όπως προαναφέρθηκε, για την πραγματοποίηση της μελέτης της ανθεκτικότητας στην ενανθράκωση μελετήθηκαν 7 συνθέσεις πορώδους σκυροδέματος και μία σύνθεση συμβατικού σκυροδέματος. Τα δοκίμια ήταν κυλινδρικής μορφής ύψους 100mm και διαμέτρου 100mm. Η σύσταση της κάθε σύνθεσης καθώς και η κωδικοποίηση φαίνεται στους ακόλουθους πίνακες. Η κωδικοποίηση των δοκιμίων έγινε ως εξής: ο πρώτος όρος αναφέρεται στην φύση του πειράματος (CA - Carbonization), ο δεύτερος όρος αναφέρεται στην τοποθεσία μελέτης (LA Laboratory, L1 Level 1 Parking, L2 Level 2 Parking, και τέλος B Box with CO 2 ). Ο τρίτος όρος αναφέρεται στην μελετούμενη σύνθεση, ο τέταρτος στον αύξοντα αριθμό του δοκιμίου, ενώ ο τελευταίος όρος αναφέρεται στον αριθμό των ημερών που συμπληρώθηκαν πριν την κοπή και τον χαρακτηρισμό των δοκιμίων. Για παράδειγμα, το δοκίμιο CA-B-53-1-90 αφορά στο δοκίμιο που μελετήθηκε για το φαινόμενο της ενανθράκωσης, το οποίο βρισκόταν στον αυτοσχέδιο θάλαμο, της σύνθεσης 53, το ένα από τα δύο δοκίμια μελέτης, και ήταν αυτό που κόπηκε και χαρακτηρίστηκε στις 90 μέρες. 160

Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.49: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωσης στον αυτοσχέδιο θάλαμο Θάλαμος CO2 28 μέρες 90 μέρες Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν Κωδικός δοκιμίου Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν Κωδικός δοκιμίου 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά CA-B-45-28 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά CA-B-45-90 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα CA-B-46-28 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα CA-B-46-90 1607-48 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% 50% ασβεστολιθικά - 50% CA-B-48-28 1607-48 Πορώδες σκωρία χάλυβα σκωρία χάλυβα CA-B-48-90 1607-49 Πορώδες 50% σκωρία χάλυβα - 50% 50% σκωρία χάλυβα - 50% CA-B-49-28 1607-49 Πορώδες οικοδομικά απόβλητα οικοδομικά απόβλητα CA-B-49-90 1607-50 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% 50% ασβεστολιθικά - 50% CA-B-50-28 1607-50 Πορώδες οικοδομικά απόβλητα οικοδομικά απόβλητα CA-B-50-90 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% CA-B-51-28 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% CA-B-51-90 οικοδομικά απόβλητα οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα CA-B-52-28 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα CA-B-52-90 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CA-B-53-1- 28 CA-B-53-2- 28 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CA-B-53-1- 90 CA-B-53-2- 90 Πίνακας 2.50: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωση στο πρώτο επίπεδο του Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος υπογείου χώρου στάθμευσης Υπόγειος χώρος στάθμευσης επίπεδο -1 28 μέρες 90 μέρες Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα 1607-48 Πορώδες 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CA-L1-51- 28 Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα 1607-48 Πορώδες 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά Κωδικός δοκιμίου CA-L1-45- 28 CA-L1-46- 28 CA-L1-48- 28 CA-L1-49- 28 CA-L1-50- 28 Κωδικός δοκιμίου CA-L1-45- 90 CA-L1-46- 90 CA-L1-48- 90 CA-L1-49- 90 CA-L1-50- 90 CA-L1-51- 90 CA-L1-52- 28 CA-L1-53- 28 CA-L1-52- 90 CA-L1-53- 90 Πίνακας 2.51 Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωση στο δεύτερο επίπεδο του Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος υπογείου χώρου στάθμευσης Υπόγειος χώρος στάθμευσης επίπεδο -2 28 μέρες 90 μέρες Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα 1607-48 Πορώδες 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CA-L2-51- 28 Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα 1607-48 Πορώδες 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά Κωδικός δοκιμίου CA-L2-45- 28 CA-L2-46- 28 CA-L2-48- 28 CA-L2-49- 28 CA-L2-50- 28 Κωδικός δοκιμίου CA-L2-45- 90 CA-L2-46- 90 CA-L2-48- 90 CA-L2-49- 90 CA-L2-50- 90 CA-L2-51- 90 CA-L2-52- 28 CA-L2-53- 28 CA-L2-52- 90 CA-L2-53- 90 161

Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.52: Κωδικοποίηση δοκιμίων ενανθράκωση στον χώρο του εργαστηρίου Εργαστήριο 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CA-LA-49-28 CA-LA-50-28 CA-LA-51-28 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά 28 μέρες 90 μέρες Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν Κωδικός δοκιμίου Κωδικός σύνθεσης Τύπος σκυροδέματος Αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά CA-LA-45-28 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα CA-LA-46-28 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα 1607-48 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% CA-LA-48-50% ασβεστολιθικά - 50% 1607-48 Πορώδες σκωρία χάλυβα 28 σκωρία χάλυβα Κωδικός δοκιμίου CA-LA-45-90 CA-LA-46-90 CA-LA-48-90 CA-LA-49-90 CA-LA-50-90 CA-LA-51-90 CA-LA-52-28 CA-LA-53-28 CA-LA-53-28 CA-LA-52-90 CA-LA-53-1- 90 CA-LA-53-2- 90 Διαδικασία πειράματος Αφού συγκεντρώθηκαν τα δοκίμια και καταγράφηκε ο αύξων αριθμός τους, τοποθετήθηκαν στα σημεία που αναφέρθηκαν σε προηγούμενη παράγραφο (εργαστήριο, υπόγειος χώρος στάθμευσης, θάλαμος). Όταν συμπληρώθηκαν οι ηλικίες των 28 και 90 ημερών μεταφέρθηκαν στο Ε.Μ.Π. για τη μελέτη του φαινομένου της ενανθράκωσης. Κάθε δοκίμιο κόπηκε εγκάρσια με τη βοήθεια ηλεκτροκίνητου τροχού (εικόνα 1.136) και στην συνέχεια με τη χρήση του δείκτη φαινολοφθαλεΐνης προσδιορίστηκε το βάθος ενανθράκωσης ( 1.2.3.3). Τέλος φωτογραφήθηκαν τα δοκίμια για την οπτική απεικόνιση της ενανθράκωσης καθώς στα δοκίμια πορώδους σκυροδέματος η αξιολόγηση του βάθους ενανθράκωσης δεν δύναται να πραγματοποιηθεί όπως στα συμβατικά σκυροδέματα. Εικόνα 1.136: Ηλεκτροκίνητος τροχός 162

Κεφάλαιο 2 2.2.2.2 Αποτελέσματα πειραματικής διαδικασίας ενανθράκωσης Γενικά Στην προηγούμενη παράγραφο πραγματοποιήθηκε η περιγραφή της διαδικασίας συλλογής των στοιχείων. Τα στοιχεία αυτά αποτέλεσαν τη βάση δεδομένων της έρευνας και προέκυψαν από τη λήψη φωτογραφιών και την μέτρησης του πάχους ενανθράκωσης στα δοκίμια συμβατικού σκυροδέματος. Η συγκεκριμένη παράγραφος περιλαμβάνει την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της ενανθράκωσης. Αρχικά, θα παρουσιαστούν οι φωτογραφίες από την κάθε σύνθεση. Συγκεκριμένα, έχουν ομαδοποιηθεί τόσο οι ηλικίες όσο και τα σημεία τοποθέτησης των δοκιμίων. Έτσι, σε κάθε εικόνα υπάρχει ένας πίνακας έτσι ώστε να διακρίνονται οι διαφορές τόσο στην ηλικία μελέτης όσο και στα σημεία μελέτης. Ο πίνακας αυτός συνοψίζει σε κάθε γραμμή την μεταβολή από σημείο σε σημείο, ενώ σε κάθε στήλη τις δύο χρονικές περιόδους μελέτης. Στην συνέχεια, ακολουθούν κάποιες φωτογραφικές λεπτομέρειες των συνθέσεων, καθώς και ένας συγκεντρωτικός πίνακας με τα αποτελέσματα της μέτρησης του βάθους ενανθράκωσης στο συμβατικό σκυρόδεμα. Τέλος, γίνονται κάποιες παρατηρήσεις πάνω στα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας της ενανθράκωσης. 163

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 45 (100% ασβεστολιθικά) LA L1 L2 BOX CA-LA-45-28 CA-L1-45-28 CA-L2-45-28 CA-B-45-28 CA-LA-45-90 CA-L1-45-90 CA-L2-45-90 CA-B-45-90 Εικόνα 1.137: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-45 / φαινόμενο ενανθράκωσης 164

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 46 (100% σκωρία χάλυβα) LA L1 L2 BOX CA-LA-46-28 CA-L1-46-28 CA-L2-46-28 CA-B-46-28 CA-LA-46-90 CA-L1-46-90 CA-L2-46-90 CA-B-46-90 Εικόνα 1.138: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-46 / φαινόμενο ενανθράκωσης 165

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 48 (50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα) LA L1 L2 BOX CA-LA-48-28 CA-L1-48-28 CA-L2-48-28 CA-B-48-28 CA-LA-48-90 CA-L1-48-90 CA-L2-48-90 CA-B-48-90 Εικόνα 1.139: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-48 / φαινόμενο ενανθράκωσης 166

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 49 (50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα) LA L1 L2 BOX CA-LA-49-28 CA-L1-49-28 CA-L2-49-28 CA-B-49-28 CA-LA-49-90 CA-L1-49-90 CA-L2-49-90 CA-B-49-90 Εικόνα 1.140: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-49 / φαινόμενο ενανθράκωσης 167

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 50 (50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα) LA L1 L2 BOX CA-LA-50-28 CA-L1-50-28 CA-L2-50-28 CA-B-50-28 CA-LA-50-90 CA-L1-50-90 CA-L2-50-90 CA-B-50-90 Εικόνα 1.141: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-50 / φαινόμενο ενανθράκωσης 168

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 51 (50% ασβεστολιθικά - 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα) LA L1 L2 BOX CA-LA-51-28 CA-L1-51-28 CA-L2-51-28 CA-B-51-28 CA-LA-51-90 CA-L1-51-90 CA-L2-51-90 CA-B-51-90 Εικόνα 1.142: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-51 / φαινόμενο ενανθράκωσης 169

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 52 (100% οικοδομικά απόβλητα) LA L1 L2 BOX CA-LA-52-28 CA-L1-52-28 CA-L2-52-28 CA-B-52-28 CA-LA-52-90 CA-L1-52-90 CA-L2-52-90 CA-B-52-90 Εικόνα 1.143: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-52 / φαινόμενο ενανθράκωσης 170

Κεφάλαιο 2 Σύνθεση 53 (συμβατικό σκυρόδεμα, 100% ασβεστολιθικά) LA L1 L2 BOX CA-LA-53-1-28 CA-B-53-1-28 CA-L1-53-28 CA-L2-53-28 CA-LA-53-2-28 Εικόνα 1.144: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-53 / φαινόμενο ενανθράκωσης (1/2) CA-B-53-2-28 171

Κεφάλαιο 2 LA L1 L2 BOX CA-LA-53-1-90 CA-B-53-1-90 CA-L1-53-90 CA-L2-53-90 CA-LA-53-2-90 Εικόνα 1.144: Φωτογραφίες σύνθεσης 1607-53 / φαινόμενο ενανθράκωσης (2/2) CA-B-53-2-90 172

Κεφάλαιο 2 28 ΗΜΕΡΕΣ 90 ΗΜΕΡΕΣ LA CA-LA-52-28 CA-LA-49-90 CA-LA-46-28 CA-LA-45-90 L1 CA-L1-52-28 CA-L1-49-90 CA-L1-53-28 CA-L1-48-90 L2 CA-L2-50-28 CA-L2-50-90 CA-L2-53-28 CA-L2-48-90 BOX CA-B-46-28 CA-B-45-90 CA-B-51-28 Εικόνα 1.145: Λεπτομέρειες δοκιμίων CA-B-51-90 173

Κεφάλαιο 2 Πίνακας 2.53 Βάθος ενανθράκωσης συμβατικού σκυροδέματος Βάθος ενανθράκωσης (mm) LA L1 L2 B ΔΟΚΙΜΙΟ 1 1,6 24,2 28 ΗΜΕΡΕΣ ΔΟΚΙΜΙΟ 2 0,38 2,8 3,68 25,8 Μ.Ο. 0,99 25 ΔΟΚΙΜΙΟ 1 2,11 50 90 ΗΜΕΡΕΣ ΔΟΚΙΜΙΟ 2 2,25 3,05 3,7 50 M.O. 2,18 50 Σύνθεση 45 (100% ασβεστολιθικά αδρανή) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: μηδενική ενανθράκωση Αυτοσχέδιος θάλαμος: εμφανής ενανθράκωση Όλα τα δοκίμια πλην του CA-B-45-90 δεν έχουν ενανθρακωθεί Σύνθεση 46 (100% σκωρία χάλυβα) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης (εκτός από τον αυτοσχέδιο θάλαμο) 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: παρόμοιες εικόνες στους δύο ορόφους, το CO 2 έχει αρχίσει και εισχωρεί στο εσωτερικό του δοκιμίου (δημιουργία δακτυλίου) Αυτοσχέδιος θάλαμος: πλήρης ενανθράκωση Όλα τα δοκίμια πλην των CA-B-46-28, CA-B-46-90, CA-L1-46-90, CA-B- L2-90 δεν έχουν εμφανή σημάδια ενανθράκωσης Σύνθεση 48 (50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: εντονότερη ενανθράκωση στον δεύτερο όροφο, μηδενική ενανθράκωση στον πρώτο όροφο Αυτοσχέδιος θάλαμος: πλήρης ενανθράκωση 174

Κεφάλαιο 2 Όλα τα δοκίμια πλην του CA-B-48-90 δεν έχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Σύνθεση 49 (50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης (εκτός από τον αυτοσχέδιο θάλαμο) 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: παρόμοιες εικόνες στους δύο ορόφους, δεν υπάρχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Αυτοσχέδιος θάλαμος: πλήρης ενανθράκωση Όλα τα δοκίμια πλην των CA-B-49-28, CA-B-49-90 δεν έχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Σύνθεση 50 (50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης (εκτός από τον αυτοσχέδιο θάλαμο) 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: παρόμοιες εικόνες στους δύο ορόφους, δεν υπάρχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Αυτοσχέδιος θάλαμος: πλήρης ενανθράκωση Όλα τα δοκίμια πλην των CA-B-50-28, CA-B-50-90 δεν έχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Σύνθεση 51 (50% ασβεστολιθικά- 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης (εκτός από τον αυτοσχέδιο θάλαμο) 175

Κεφάλαιο 2 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: μηδενική ενανθράκωση Αυτοσχέδιος θάλαμος: εμφανής ενανθράκωση Όλα τα δοκίμια πλην του CA-B-51-90 δεν έχουν ενανθρακωθεί Σύνθεση 52 (100% οικοδομικά απόβλητα) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης (εκτός από τον αυτοσχέδιο θάλαμο) 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: παρόμοιες εικόνες στους δύο ορόφους, δεν υπάρχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Αυτοσχέδιος θάλαμος: έντονη ενανθράκωση Όλα τα δοκίμια πλην των CA-B-52-28, CA-B-52-90 δεν έχουν έντονα σημάδια ενανθράκωσης Σύνθεση 53 (Συμβατικό, 100% ασβεστολιθικά) 28 ημέρες: δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της ενανθράκωσης (εκτός από τον αυτοσχέδιο θάλαμο με την εμφάνιση δακτυλίου) 90 ημέρες: Εργαστήριο: μηδενική ενανθράκωση Υπόγειος χώρος στάθμευσης: παρόμοιες εικόνες στους δύο ορόφους, το CO 2 έχει αρχίσει και εισχωρεί στο εσωτερικό του δοκιμίου. Ο πίνακας 2.53 παρουσιάζει το βάθος ενανθράκωσης στο συμβατικό σκυρόδεμα. Φαίνεται ότι στο δεύτερο επίπεδο του υπόγειου υπόγειος χώρος στάθμευσης το φαινόμενο της ενανθράκωσης είναι εντονότερο σε σχέση με το πρώτο επίπεδο. Αυτοσχέδιος θάλαμος: πλήρης ενανθράκωση σε όλο το βάθος της τομής 176

Κεφάλαιο 2 Όλα τα δοκίμια πλην των CA-B-53-1-28, CA-B-53-1-90, CA-L1-53-90, CA-L2-53-90 δεν έχουν εμφανή σημάδια ενανθράκωσης 2.2.2.3 Συμπεράσματα ενανθράκωσης Όπως αναφέρθηκε στην επιμέρους περιγραφή της πειραματικής διαδικασίας της ενανθράκωσης, το βάθος ενανθράκωσης προσδιορίζεται με τον δείκτη φαινολοφθαλεΐνης, οπότε οι ενανθρακωμένες επιφάνειες μέσω της οπτικής παρατήρησης παρουσιάζουν γκρι χρώμα. Είναι γνωστό ότι η πρόοδος της ενανθράκωσης εμφανίζεται με τον βαθμιαίο αποχρωματισμό των δοκιμίων (από ροζ σε γκρι). 1. Στο συμβατικό σκυρόδεμα το βάθος ενανθράκωσης επηρεάζεται τόσο από το χρονικό διάστημα έκθεσης στο CO 2 όσο και από την συγκέντρωση του CO 2 στον περιβάλλοντα χώρο. 2. Τα δοκίμια συμβατικού σκυροδέματος που τοποθετήθηκαν σε δύο διαφορετικά επίπεδα του υπόγειου χώρου στάθμευσης είχαν διαφορετικό βάθος ενανθράκωσης. Συγκεκριμένα, το δοκίμιο που βρισκόταν ένα επίπεδο κάτω από την επιφάνεια του εδάφους ενανθρακώθηκε λιγότερο από το δοκίμιο που βρισκόταν δύο επίπεδα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Αυτό οφείλεται στο ειδικό βάρος του CO 2. Το ειδικό βάρος του CO 2 είναι μεγαλύτερο από το ειδικό βάρος του αέρα με αποτέλεσμα το CO 2 να τείνει να καταλαμβάνει τα χαμηλότερα στρώματα. Έτσι, το δοκίμιο που βρισκόταν δύο επίπεδα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους βρισκόταν σε περιβάλλον με μεγαλύτερες συγκεντρώσεις CO 2. 3. Δεν μπορεί να διασαφηνιστεί με ακρίβεια μέσω οπτικής παρακολούθησης η έκταση του φαινομένου της ενανθράκωσης της τσιμεντόπαστας στα πορώδη σκυροδέματα, καθώς η μάζα της καλύπτει επιφανειακά τα αδρανή. Έτσι, η μέγιστη ενανθράκωση της τσιμεντόπαστας αφορά στα λίγα χιλιοστά της επικάλυψης των αδρανών. 4. Στις συνθέσεις του πορώδους σκυροδέματος που μελετήθηκαν στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία το μέγεθος των αδρανών είναι αυτό που καθορίζει το βάθος της ενανθράκωσης (οπτική παρακολούθηση). Συγκεκριμένα, τα αδρανή με το μικρότερο 177

Κεφάλαιο 2 μέγεθος και κατ επέκταση μεγαλύτερη επιφάνεια ανά μονάδα όγκου επικαλύπτονται με μεγαλύτερη ποσότητα τσιμεντόπαστας. Καθώς το φαινόμενο της ενανθράκωσης είναι ένα φαινόμενο που αφορά στην τσιμεντόπαστα, δοκίμια με λεπτόκοκκα αδρανή αποκτούν μεγαλύτερα βάθη ενανθράκωσης με την πάροδο του χρόνου αλλά και από την έκθεσή τους σε υψηλές συγκεντρώσεις CO 2. Αντίθετα, τα χονδρόκοκκα αδρανή όπως τα ασβεστολιθικά ή τα οικοδομικά απόβλητα επικαλύπτονται με μικρότερη ποσότητα τσιμεντόπαστας ανά μονάδα όγκου και έτσι το φαινόμενο της ενανθράκωσης δεν είναι τόσο ευδιάκριτο. 5. Όσον αφορά στις μεικτές συνθέσεις (τρεις διμερείς ή μία τριμερής), η ενανθράκωση επηρεάζεται από τα αδρανή όπως περιγράφηκε στην προηγούμενη παράγραφο. Συνθέσεις που περιέχουν τόσο λεπτόκοκκα όσο και χονδρόκοκκα αδρανή επηρεάζονται από την διάταξη των αδρανών στον όγκο του δοκιμίου και την αναλογική κάλυψή τους από την τσιμεντόπαστα. Όπως προαναφέρθηκε, συνθέσεις με χονδρόκοκκα αδρανή όπως τα ασβεστολιθικά ή τα οικοδομικά απόβλητα εμφανίζουν μικρότερη έκταση του φαινομένου της ενανθράκωσης λόγω μικρότερης ποσότητας τσιμεντόπαστας στην επιφάνεια τους σε σχέση με τις συνθέσεις που έχουν λεπτόκοκκα αδρανή (μεγέθους γαρμπιλιού) όπως την σκωρία χάλυβα. 2.2.3 Επίδραση θαλάσσιου περιβάλλοντος Προκειμένου να μετρηθεί η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος στην επίδραση των χλωριόντων, σκυροδετήθηκαν συνολικά 16 δοκίμια σκυροδέματος τα οποία εμβαπτίστηκαν σε τεχνητό θαλασσινό νερό (3,5% w/w NaCl). Συγκεκριμένα, σκυροδετήθηκαν 2 δοκίμια από κάθε σύνθεση που μελετήθηκε στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία. 2.2.3.1 Πειραματική διαδικασία Χαρακτηριστικά δοκιμίων 178

Κεφάλαιο 2 Όπως προαναφέρθηκε, για την πραγματοποίηση της μελέτης της ανθεκτικότητας στην επίδραση των χλωριόντων μελετήθηκαν 7 συνθέσεις πορώδες σκυροδέματος και μία σύνθεση συμβατικού σκυροδέματος. Τα δοκίμια ήταν κυλινδρικής μορφής ύψους 100mm και διαμέτρου 100mm. Η σύσταση του κάθε δοκιμίου καθώς και η κωδικοποίηση φαίνεται στον ακόλουθο πίνακα (πίνακας 2.54). Η κωδικοποίηση των δοκιμίων έγινε ως εξής: ο πρώτος όρος αναφέρεται στην φύση του πειράματος (CL Clorides), ο δεύτερος όρος στην μελετούμενη σύνθεση, ενώ ο τρίτος στον αύξων αριθμό του δοκιμίου. Πίνακας 2.54: Κωδικοποίηση δοκιμίων χλωριόντων Κωδικός Τύπος Κωδικός Περιεκτικότητα σε αδρανή σύνθεσης σκυροδέματος δοκιμίου 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά CL-45-1 1607-45 Πορώδες 100% ασβεστολιθικά CL-45-2 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα CL-46-1 1607-46 Πορώδες 100% σκωρία χάλυβα CL-46-2 1607-48 Πορώδες 1607-48 Πορώδες 1607-49 Πορώδες 1607-49 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-50 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 1607-51 Πορώδες 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% ασβεστολιθικά - 50% σκωρία χάλυβα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% σκωρία χάλυβα - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά - 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά- 50% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά- 25% σκωρία χάλυβα - 25% οικοδομικά απόβλητα 50% ασβεστολιθικά- 25% σκωρία χάλυβα -25% οικοδομικά απόβλητα CL-48-1 CL-48-2 CL-49-1 CL-49-2 CL-50-1 CL-50-2 CL-51-1 CL-51-2 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα CL-52-1 1607-52 Πορώδες 100% οικοδομικά απόβλητα CL-52-2 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CL-53-1 1607-53 Συμβατικό 100% ασβεστολιθικά CL-53-2 179

Κεφάλαιο 2 Διαδικασία πειράματος Το πείραμα έλαβε χώρα στο εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας της σχολής Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π.. Αφού συγκεντρώθηκαν τα δοκίμια, αριθμήθηκαν με αύξοντα αριθμό για την ευκολότερη μεταφορά των δεδομένων του πειράματος. Αρχικά, καταγράφηκαν η αρχική μάζα του κάθε δοκιμίου πριν την έναρξη του χρόνου παραμονής στο διάλυμα NaCl. Στην συνέχεια τοποθετήθηκαν σε λεκάνες με νερό σε θερμοκρασία δωματίου όπου και παρέμειναν με σκοπό τον πλήρη κορεσμό τους για 2 μέρες. Ακολούθησε η αφαίρεση των δοκιμίων από τις λεκάνες και η καταγραφή των κορεσμένων μαζών των δοκιμίων. Αφού αφαιρέθηκαν ένα - ένα τα δοκίμια, αφέθηκαν σε σχάρα για να αποβάλλουν την περίσσεια του νερού για 40 sec (εικόνα 1.146) και στη συνέχεια τοποθετήθηκε το κάθε δοκίμιο πριν από την ζύγισή του σε απορροφητικό πανί έτσι ώστε να μην υπάρχουν οι παραμικρές απώλειες κατά τη μεταφορά του στον ζυγό. Στη συνέχεια, εμβαπτίστηκαν τα δοκίμια στο διάλυμα τεχνητού θαλασσινού νερού και καταγράφηκε η μέρα της εμβάπτισης ως η μέρα έναρξης του πειράματος. Οι μετρήσεις μάζας και ύψους πραγματοποιήθηκαν σε 3, 7, 28, και 90 μέρες από την μέρα εμβάπτισης. Τα δεδομένα της καταγραφής των τιμών μάζας τόσο των ακόρεστων όσο και των κορεσμένων δοκιμίων παρουσιάζονται στον πίνακα 2.55. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε και οπτικός έλεγχος με λήψη φωτογραφιών για την παρατήρηση τυχόν αλλοίωσης της εξωτερικής επιφάνειας των δοκιμίων. Εικόνα 1.146: Αποβολή περίσσειας νερού δοκιμίων 180