ΥΝθΕΕΙ ΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟ ΥΨΗΛΗ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΑΠΟΔΟΗ Άρις Κ. ταματόπυλς-πανανιώτης Κ. Κτζιάς-Πρόδρμς Μ. Κεσίσλυ Πλιτικί Μηχανικί Η παρύσα ανακίνση αναφέρεται στην πείρα πυ απκτήθηκε από τν πιτικό έλεγχ στην παραγγή σκυρδέματς σε 4 σημαντικά έργα (πίνακας 1), μεταξύ 1966 και 1986. Ο σχεδιασμός, η τεχνλγία κατασκευής και πιτικός έλεγχς ήταν κατά τα πρότυπα τν Η.Π.Α. (ACI, ASTM, USDiα). Τα μίγματα παράγνταν στ εργτάξι με ζύγιση τν επί μέρυς υλικών, με σύστημα αυτματισμύ, και περιέλαβαν, πλην λίγν εξαιρέσεν, δύ πρόσμικτα. Τα πρόσμικτα ήταν: πρώτν, ελατττικά νερύ-επιβραδυντικά πήξες και, δεύτερν, αερακτικά νια να επιτευχθεί περιεκτικότητα αέρ ς περίπυ 3-5%, αναλόγς με τ μέγιστ μέγεθς τν σκύρν. Ο σκ πός τν πρώτν ήταν η αύξηση της εργασ ιμότητας και η ελάττση τυ νερύ και τυ τσιμέντυ, και ' τν δεύτερν η μιμρφία της μάζας και η αύξηση της πρσδ"κώμενης διάρ κει ας ζιι:":; τυ σκυρδέματς. ημειώνεται ότι η πρσθήκη αερακτιvύ έχει σαν απτέλεσμα τη μείση της αντχής κατά περίπυ % (USDiβ), πλην όμς η επερχόμενη βελτίση στην πιότητα τυ σκυρδέματς ευνεί τη χρήση τυς. ΠΙλΚΑ 1 ΙΤΟ Ι ΧΕΙλ ΕΡΓΟΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ λριθιοι ΕΡΓΟ ΚΑ 1 θε!η 1Δ1 ΟΚΤΗΤΙΙΙ ΙΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΙ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΑ ΜΙΓΜΑΤΩΝ Κλ Τ Λtκ ΕΥΙi ΚΥΡΑ ΑΜΜΟΙ ΤΙΙΜΕΝΤΟ ΤΟΝ ΕΓ- nημr. Υδρηλεκτρικό Φυσικό Άθραυστη Ελληνικύ Έ.ργ Καστραιc:tu. Δημόσια Αμμχάλικ αnό Τύnυ μι 1-15 Η χλμ ΒΒΔ Αγρι Εnιχι(ρηη η. 1ι- Πταμύ- Πταμό 10-Ο\ ν(υ, Πταμός Ηλικτι.μύ Άθραυστ Αχλώ θηραtκ Αχιλώς Γη Υδ nλι κτρ ι κό Ελληνικύ Έ:ν Πυρνα Φυσικό λθαυστn 16-Η ρ( υ, S χλμ Δημόσια λμμχδλικ Τόπυ uc αn ό 10 -Ο \ Ανατλι.ιc:6 Εnιχείρnση zso. 000 1974- Πταμύ- Π ταμό θηραtκή Άρτας, Πταμός Ηλtκτι.σιaύ 1981 Άθραυστ λαχο Γη Άραχθς Πtτελαtκtς Εταιρt ΑΟ tστό- λθραuστη Tύnou V Ενte:α ταστάσt ι.ς Πε: τι;λαtν 13.000 1979- λιθς αnό καtδ λs1μ 34-44 Νtας ΚαΟΔλης, Β ιtυ 1981 Λατμιtυ- Πταμό C-150 12 χλu Ανατ- Αι.vαιu θραυσut νς Νέστ λικδ Κα ΟΔλας Υδρηλεκτικό Δημόσια Φυι.ιcό Ελληνι.ιcU 198- λθαυστη Εν τράτυ. Εnιχ ιtηση zco.ooo Αuμχάl.ι 1988. Tύnou uε: α ό 9 χλμ ΒΔ Ανι- Ηλcκτισμ\ι Πταμύ. 10 -Ο \ Πταμό νιυ. Πταμός 1<ατΔ 35 θηαικ Αχελώ Αχtλώσς 40\ θραυ Γη 45-60 μtν πρό0λε<ιη 'Πσό τητα μtχι τέλυς 1986 - τ σύνλ R<ol oυ 90.000 a3 Τ κόστς τυ ελατττικύ-επιβgαδυντικύ ισδυναμ εί με περίπυ 10-12 kg τσιμέντυ ανά m3 σκυρδέματς. Τυ αερακτικύ με περίπυ 8 kg / m3. 60
Για τν πιτικό έλεγχ γινόταν συστηματική παρακλύθηση τν επl μ έρ υ ς υλικών, δηλαδ ή τ η ς παραγγής τν αδρανών, της τηρήσες τν απαιτύμενν πρδιαγραφών στ τσιμέντ και στα πρόσμικτα, και της πιότητας τυ νερύ. Επίσης, παρακλυθείτ η αρτιότητα τυ συγκρτήματς παραγγής σκυρδέματς, η αναλγία τν υλικών στ μίγμα, η υγρασία της άμμυ, χρόνς αναμίξες, η θερμκρασία, η κάθιση, η περιεκτικότητα αέρς και η μ εταφρά τυ παραγόμενυ σκυρδέ ματς. Ο πιτ ικός έλεγχς εξ η ρτάτ αφενός, από τη συχνή ές συνεχή εππτεία τν χώρν εργασlας από έμπειρ πρσπικό, έτσι ώστε να απφεύγν τα ι παραλεlψεις ή σφάλματα και αφετέρυ, στη λήψη δειγμάτν και την εκτέλεση δκιμών. Τ Lδι πρσπικό πυ ασκύσε την εππτεία, εκτελύσε και τις δκιμές στ εργαστήρι πυ ήταν εγκατεστημέν στ εργτάξι. Τ πρσπικό και τ εργαστήρι εξηρτ>ντ δι ικητικά και ι κν μ ικά από τν Κύρι τυ έργυ, δε εργλήπτης υδεμία επlδραση ασκύσε στις σχετικές δραστηριότητες. Παράδειγμα τν εργαστηριακών απτελε σμάτν και τυ τρόπυ αξιλγήσεώς τυς, δίνεται στ σχέδι 1, όπυ φαlνεται η διαχρνική μ εταβλή στην αντχή θλίψες κυλινδρικών δκιμ ίν. Παρυσιάζνται ι αντχές δκιμίν ηλικlας 28 ημερών, μαζl με τη "χαρακτηριστική αντχή" (ΥΔΕ, 1985α), και ηλικίας 7 ημερών - τα τελευταία απ σκπύ ν στην έγκαιρη πρειδπlηση τυ χόν αλλαγής στην αντχή. ύνψη τν παρατηρήσεν φαίνεται στν πίνακα 2 όπυ, εκτός από τις αν αλ γ ί ες τν μ ι γμάτν, αναφέρνται η κάθιση, η πυκνότητα κα ι, κυρlς, η αντχή. Περιλαμβάννται τα απτελέσματα 18. 461 θραύσεν. Οι αριθμl τν μιγμάτν πυ αντιστιχύν σ τ α επί μ έρ υς έργα δίννται σ την τελευταία στήλη τυ πίνακα 1. Τα στ ι χεία τυ πίνακα 2 φαίννται και στ σχέδι 2 μ ε τη μρφή ι στγρα μ μάτν. Υπγραμμίζεται ότι ι αναφερό μ ενες αντχές είναι για θλίψη κυλινδρικών δκιμίν όπυ, για τ ίδι σκυρόδεμα, επιτυγχάνντα ι τιμές κατά περίπυ 15% χαμηλώτερες τν αντχών κύβυ (Neville, 1977). Επισημαίνεται επίσης ότι η μέση πυκνότητα ήταν 2,33 t /rn3, μέσς συντελ εστ ής διασπ ρά ς 0,10 και μέ σς λόγς αν τχών 7:28 η μ ερών 0,71. Η κκκ μ ετρική σύνθεση τν αδρανών φαίνεται στ σχέδ ι 3 νια ένα από τα 4 έργα. τα υπόλιπα 3 ίσχυσαν παραπλήσιες πρδιαγραφές. Τ πσστό λεπτκόκκν στ ην άμμ ήταν χαμη- : λντοχη θραυεο ΚΥΛΙΝΔΡΟΥ 7 ΗΜ ΕΡΟΝ ( kg/cm>) χ )50Ιτ---ir---.r--r-,-.,.---x:-r--τ-r-τ--r-r---.-τ-τ---τ- ι---1----1--= 0----'='<-----=----==----.c..-=="--*----== R cι =r:::::=-c===1.s;:;, - -=:r:.;::;:::ί=;:;4ρ:=-τ::;ι!!:=! ΒΕι== ΞΛ: sι::!r'::1.ίc= mr δ "' Ιδ 18 22 24 26 28 30 tfh Ι Α Ν ΟΥΑ Ρ Ι Ο t 11175!ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟJ: 1975 ΑΝΤΟΧ Η θpayt EOJ: ΚΥΛΙΝΔΡΟΥ 28 ΗΜΕΡΟΝ ( kg/ cm ι χ 1 Τιμές αντχής σκυρδέματς. (Χ = μέση τιμή από τη θρ αύση 2 ή 3 δκιμίν. R = διαφρά μεταξύ μέγιστης και ελάχιστης τιμής.) 61
ΠΙΝλΚΑ ΥΝθΕΙΙ ΚΑ 1 λντοπ 11 ΓΜΑΤΟΝ λό. Εκτός της άμμυ, με κόκκυς μέγιστυ ν μαστικύ μεγέ θυς S mm, διακnίννται 3 διαβαθμίσεις σκύρν, νμαστικύ μεγ έθυς κόκκν 5-19 mm, 19-38 mm και 38-76 mm. Λόγς Νερύ : Τσιμέντ τ σχέδι 4 φαίν ετ αι η επ ί δ ραση τυ λόγυ στην αντχή. Η συσχέτιση ή μ έση κα μ πύλη πυ στηρίζεται σ τα απτελέσ ματα τυ πίνακα 2 ( συνεχής γρα μμή ), συμφνεί. με δημσι ευ μένα στιχrία από τις Η.Π.Α. (διακεκμμένες γραμμές). Για παnάδειγμα 62
αναφέpεται ότι νια αντχή 250 kg/cm2 απαιτεtται λόγς της τάξ ες τ υ 0,55. Πσότητα Τσιμέντυ τα σχέδια 5 και 6 φα ίνεται η συσχέτιση μεταξύ αντχής, πσό τητας τσιμέντυ στ μίγμα, και μέγιστυ κόκκυ αδpανών. Η χpήση αδpανών μ εγαλύτερυ μεγέθυ ς, εκεί όπυ είναι δυ ν ατή, επιφέpει μεί σ η στ τσιμέντ. Για σ τα θεp ά αδpανή, η αντχή μ ε ταβάλλεται γpαμμικά μ ε τ τσ ιμ έντ. -.;. )() i 1 0.095 σ ι Ο.041 60. < ι: ι-.. ι: 10 10 a.1.11 σ. C>.04 Ν ι $2 10 0.02,6 0,10 0,14 0,18 ΥΝΤΕΛΕtΤΗ ΔlλΠΟΡΑ ΤΗΝ ΑΝ ΤΟ ΧΗ ΚΥΛΙΝΔΡΟΥ 28 ΗΜΕΡΟΝ 60 30.J-- o2,26-)()--'--l)4--f-2,38--ii42 ΠΥΚΝΟΤΗ ( ι ιn>3) 0,63 0,67 0.71 0,75 ΛΟΓΟ ΑΝΤΟΧΟΝ 7 : 28 ΗΜΕΡΟΝ χ 2 Ιστγράμματα νια ενδεικτικές ιδιότητες τν μιγμάτν. (Χ = μέση τιμή, σ = σταθεpή απόκλιση, Ν = αριθμός απτελεσμάτν.) t )( α. <ι 1 80 60 40 w w c: ΜΕ ΓΕθΟ Ε Ι ΝΤΕ Ι ΑΡΙθ ΠΡΟΤΥΠ ΟΥ ΚΟΚΙΝΟΥΗΠΑ 4 2 1 318 4 8 16 30 50 ΊΟΟ 50 25 9,5 4,76 1,19 0,59 C\297 0,149 ΜΕΓΕΘΟ Ε "1m χ 3 Οp ια τν κκκμετρ ικών συνθέσεν τν αδpανών πυ χpησιμπιήθηκαν στ έpγ τυ Πυpναpίυ. χήμα Κόκκν Κα ι στα 4 έpγα πυ α ναφέpντα ι στην παpύσα ανακίνση (πίνακας 1), χρησιμπιήθηκε άθραυστη άμμς από πταμό. τις δύ από τις 4 περιπτώσε ις, όλα τα αδρανή ήταν άθραυσταστην τρlτη,μέρς τν σκύρν ήταν θραυ σμέ να, στην τέταρτη, όλα τα σκύρα ήταν θραυσμένα. Τα απτελέσματα νια την τελευταtα περίπτση φαίννται στ σ χέδ ι 7 νια σύγκριση με τη μέση καμπύλη 63
>. Ν Ε.!:! 400,. ι :ι: co Ν 300 Δ. <Ι "" 2!\Ο :ι: χ <( :ι: 0 w r 0.81 Ν 60 0,4 0.5 0.6 λογοι: ΝΕΡΟΥ : ΤΙ:ΙΜΕΝΤΟΥ χ 0.7 χ 4 Μεταβλ ή της αντχής μ ε τ λ όν νερύ:τσιμέντυ. ' (τ =συντ ελεσ τή ς συσχετlσες, Ν = αριθμός απτελεσμάτν.) χ 5 450τ----------------------------------------------------, 350 ::ι: co Ν 300 Δ. <Ι "" :ι: 250 <( 1$ y 106 0,60 χ $6 M Erιrτor κκκr 38 mm!.; (Γ Ο,81 Ν 33) -? 10 d"''j4 22 35/2. / 13,,, ΙΙ 6 e 14 /!11'8 3 ;v 111!>0011. / δ2 16"0 23 r 41 δ 3 d.a 47 / 38.- / 3»-'8ι(2 f '3 6 2 / 32 0.-u:J? / \"' 3gi3 Ί'ΠΟ Μ Ν Η ΜΑ /. Ω 0 ΜΕΓ κ κκr 76mm.421 /. ΜΕΓ. κκκr 38mm / y 44 0,73x..ιε:r. κκκr 111 mm / MEnrτor κκκr 19mm 1!\Ο------------<r_.,8_3 Ν τ21_> --τ------.-------τ------1 150 0 250 300 350 400 450 ΠΕΡΙΕΚ ΤI ΚΟΤΗΙ ΤrΙΜΕΝΤΟΥ (kg / m 3) χ Μεταβλή της αντχής μ ε την πεp ι εχτ ι χότητα σε τσιμέντ χαι τ μένεος τν αδρανών. (τ = συντελε στής συσχετlσες, Ν =αρ ι θ μός απτελεσμάτ ν. ) 64
τυ σχεδίυ 4. Η περίπτση με τα καθόλκληρία θραυσμένα σκύρα, δίνει κατά τι χαμηλώτερη αντχή από τη μέση. Ν" Ε 300 ΟΙ :..< :r:.. 250 <{ 0+-+-,-.--,- 150 0 250 300 350 400 ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΙ ΤΙΙΜΕΝΤΟΥ (kg/m3) χ 6 Απόσπασμα από τ σχέδι 5. Φαίνεται η διαφρά στην περιεκτικότητα τσιμέντυ νια αντχή 250 kg/cm2, όταν μέγιστς κόκκς αδρανών μεταβάλλετα ι από 76 σε 19 mm. υμπεράσματα 1. Η σχέση μεταξύ αντχής και λόγυ νερύ:τσ ιμ έντυ συμφνεί με τα διεθνώς νvστά. ' 39 44 0+--+-+-+---1 0.35 0,40 0.45 0,50 0,55 ΛΟΓΟΙ: ΝΕΡΟΥ: ΤrΙΜΕΝΤΟΥ χ 7 Απόσπασμα από τ σχέδι 4. Φαίνντα ι τα απτελέσματα από τ έργ της Νέας Καρβάλης, όπυ τα σκύρα ήταν θραυσμένα. 2. Η πσότητα τσιμέντυ πυ απαιτείται για την παραγγή σκυρδέματς μετα βάλλετα ι γραμμικά με την επιτυγχανόμενη αντχή, ήταν δε μεγαλύτερη στις περιπτώσεις όπυ μέγιστς κόκκς τν αδρανών ήταν μικρότερς. Αναφέρεται ενδεικτικά ότι νια σκυρόδεμα αντχής κυλίνδρυ 250 kg / cm2,απαιτήθηκαν περίπυ 0, 240 και 285 kg/m3, ό ταν μέγιστς κόκκς τν αδρανών ήταν 76, 38 και 19 mm, αντίστιχα. 3. Η χρήση θραυσμένν αδρανών, έναντι άθραυστν ημιστρόγνυλν από πταμό, είχε σαν απτέλεσμα μία μικρή μ είση της μέσης αντχής. 4. Με συνθήκες καλύ πιτικύ ελzνχυ επιτεύχθηκε συντελεστής δ ιασπράς στην αντχή, της τάξες τυ 0,10. Ο συν Γλεστής αυτός ήταν σχετικά χαμηλός. και επέτρεψε τη σμί- 65
χpυνση της διαpάς μεταξύ της μέσης χαι της χαpαχτηpιστιχής αντχής, 5. Η χpήση χαλά διαβαθμ ι σμένν αδpανών χαι η επιμελημένη τήpηση τν κανόνν της τεχνικής χαι τυ πιτικύ ελέγχυ, επέτpεψε την παpαγγή σχυpδέματς σημαντικής αντχής με πσότητα τσιμέντυ πλύ μικpότεpη της συνήθυς στην ελληνική πpαχτική, Για παpάδειγμα, επετεύχθη αντχή 250 kg/ cm2, με 240 kg τσιμέντυ/m3 σχυpδέματς, όταν τα αδpανή είχαν μέγιστ κόκκ 38 mm. 6. Για τν χαθpισμό της απαιτύμενης πσότητας τυ τσιμέντυ πpέπει να λαμβάνεται υπόψη, εκτός της χαpακτηpιστιχής αντχής, χαι άλλι παpάγντες, όπς η χκκμετpική διαβάθμιση και τ μέγιστ μέγεθς τν αδpανών, τα πpόσθετα και ασκύμενς πιτικός έλεγχς. Ο ισχύν Καννισμός (ΥΔΕ, 1985β), πίς επιβάλλει σαν ελάχιστη επιτpεπόμενη πεpιεκτικότητα τσιμέντυ τα 300 kg/ m3 σχυpδέματς, δεν πpσφέpει επαpχή κίνητpα για τη βελτίση της πιότητας τυ σκυpδέματς χαι την εξικνόμηση τσιμέντυ. Βιβλιγpαφία ACI (American Concrete Institute), 1967, Manual of Concrete Practice, Parts 1,2,3, Detroit, Mich. ASTM, 1986, Annual Book of ASTM Standards, Section 4, Volume 04.02, ASTM, Philadelphia, Pa. Neville, Α.Μ., 1977, Properties of Concrete, Pitman, Marchfield, Mass, σελ 475. USDI (U.S. Department of the Interior), 1981, Concrete Manual, John Wiley, New York, (α) λόκληp τ σύγγpαμα, {β) σελ 48. ΥΔΕ (Υπυργεί Δημσίν Εργν), 1985, Καννισμός Τεχνλγίας χυpδέματς, (α) σελ 3, (β) σελ 13. 66