Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα: Η Κυπριακή Εμπειρία Self Compacting Concrete: The Cypriot Experience

1 Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα: Η Κυπριακή Εμπειρία Self Compacting Concrete: The Cypriot Experience Αντώνης ΚΑΝΕΛΛΟΠΟΥΛΟΣ 1, Μιχάλης ΠΕΤΡΟΥ 2, Ιωάννης ΙΩΑΝΝΟΥ 3, Μαρίνα ΝΕΟΦΥΤΟΥ 4 Λέξεις κλειδιά: Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα, Ανθεκτικότητα, Ρεολογία ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Η ολοένα αυξανομένη ανάγκη τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια για την παραγωγή σκυροδέματος υψηλής επιτελεστικότητας σε συνδυασμό με την απαιτούμενη βελτίωση των συνθηκών εργασίας στα εργοτάξια οδήγησαν στην δημιουργία του αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος (ΑΣΣ). Το ΑΣΣ είναι σε θέση να ρέει αποκλειστικά και μόνο εξαιτίας του βάρους του, γεμίζοντας τον ξυλότυπο, επιτυγχάνοντας παράλληλα αρκετά καλή συμπύκνωση ακόμα και σε περιπτώσεις βαριά οπλισμένων στοιχείων. Επιπλέον είναι ένα υλικό εξαιρετικά ευαίσθητο ακόμα και σε μικρές αλλαγές στη σύνθεση του. Στη σκληρυμένη του μορφή χαρακτηρίζεται από την υψηλή του πυκνότητα και την ομοιογένειά του. Η εργασία παρουσιάζει τα αποτελέσματα έρευνας πάνω στο σχεδιασμό διαφορών μειγμάτων ΑΣΣ χρησιμοποιώντας τοπικά υλικά. Στη δημιουργία των μειγμάτων αυτών έχει γίνει εκμετάλλευση και διάφορων βιομηχανικών παραπροϊόντων. Τέτοια υλικά είναι οι ασβεστολιθικές κονίες, παιπάλη προερχόμενη από την πλύση των αδρανών καθώς επίσης και πυριτικές κονίες. Σκοπός της έρευνας είναι να δείξει ότι τα παραγόμενα ΑΣΣ μπορούν να θεωρηθούν αξιόπιστα για το απαιτητικό κατασκευαστικό περιβάλλον της Κύπρου και να αποτελέσουν μια σοβαρή λύση στα προβλήματα που σχετίζονται με την ανθεκτικότητα των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα. ABSTRACT: In recent years, durability aspects of concrete structures have emerged as the most vital area of interest in concrete technology, driven by the rapid deterioration of the infrastructure. Due to these durability issues, in 1986 a new type of concrete aiming to solve the long-term-performance problems was developed. It was named self compacting concrete (SCC), and its main 1 Μεταδιδακτορικός Συνεργάτης, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: akan@ucy.ac.cy 2 Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: petrou@ucy.ac.cy 3 Λέκτορας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: ioannis@ucy.ac.cy 4 Λέκτορας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Κύπρου, email: neophytou@ucy.ac.cy

2 distinction was the consolidation with no external mechanical vibration, simply by its own weight. The scope of the current paper is to present the outcomes from a research on some principal parameters that define the durability of SCC. Furthermore, the paper demonstrates how the addition of industrial by-products (fly-ash, lime powder originating from the production of asphalt concrete and microsilica) affects the durability parameters of SCC. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το σκυρόδεμα είναι το πιο διαδεδομένο δομικό υλικό με τις εφαρμογές του να ποικίλουν ευρέως. Κάθε χρόνο δεκαπέντε δισεκατομμύρια τόνοι σκυροδέματος χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για τις ανάγκες της κατασκευαστικής βιομηχανίας. Τα θέματα της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος παρουσιάζουν αυξανόμενο ενδιαφέρον κατά τη μελέτη των σύγχρονων κατασκευών. Σημαντικό ρόλο στην ανθεκτικότητα διαδραματίζουν ο επιθυμητός κύκλος ζωής μιας κατασκευής καθώς και η ποιότητα των υλικών που έχουν χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή της. Πιο συγκεκριμένα, στην περίπτωση των κατασκευών από σκυρόδεμα, η ανθεκτικότητα είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την μικροδομή του υλικού καθώς και με τις χημικές και μηχανικές διεργασίες που συμβαίνουν εντός αυτής. Οι απαιτήσεις για υλικά με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και αυξημένη ανθεκτικότητα οδήγησαν στη δημιουργία νέων τύπων σκυροδέματος. Η αρχή έγινε στις αρχές της δεκαετίας του 70 με το σκυρόδεμα υψηλής αντοχής και στη συνέχεια είχαμε την εισαγωγή των ινοπλισμένων σκυροδεμάτων καθώς και των σκυροδεμάτων υψηλής επιτελεστικότητας. Η βελτιωμένη μικροδομή των νέων τύπων σκυροδέματος μπορεί να οδήγησε σε αισθητά καλύτερες μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με το κοινό σκυρόδεμα, δεν έλυσε όμως κάποια από τα βασικά προβλήματα της τεχνολογίας σκυροδέματος όπως αυτά της σωστής συμπύκνωσης και διάστρωσης. Η διάστρωση και η συμπύκνωση του σκυροδέματος είναι σημαντικές παράμετροι τόσο για τη βραχυπρόθεσμη όσο και την μακροπρόθεσμη συμπεριφορά του υλικού. Κακή διάστρωση και ανεπαρκής συμπύκνωση μπορεί να οδηγήσουν στη μείωση της ομοιογένειας του μίγματος επηρεάζοντας άμεσα τις ιδιότητες του υλικού. Σε αυτό το σημείο πρέπει να επισημανθεί ότι ο όρος «ανεπαρκής συμπύκνωση» δεν συμπεριλαμβάνει μόνο την κατάσταση κατά την οποία έχει ασκηθεί λιγότερη μηχανική δόνηση από αυτή που απαιτείται. Ανεπαρκής συμπύκνωση μπορεί επίσης να προκληθεί από υπέρμετρη συμπύκνωση με μηχανικά μέσα (δονητές μάζας, εξωτερικούς δονητές και δονητικές τράπεζες), η οποία μπορεί να οδηγήσει σε έντονη απόμιξη και εκτεταμένη εξίδρωση. Τα τελευταία 20 χρόνια αυξήθηκαν σημαντικά οι απαιτήσεις για υψηλότερες αντοχές και αυξημένη πλαστιμότητα, με αποτέλεσμα οι κώδικες να προδιαγράφουν πλέον την τοποθέτηση πυκνότερου οπλισμού. Κατά συνέπεια, ενέργειες όπως η διάστρωση και η συμπύκνωση εκτελούνται με δυσκολία και σε αρκετές περιπτώσεις το αποτέλεσμα κρίνεται ανεπαρκές και χαμηλής ποιότητας.

3 Η βασική αυτή παράμετρος, σε συνδυασμό με τα υψηλά επίπεδα θορύβου κατά τη διαδικασία της δονητικής συμπύκνωσης καθώς και την έλλειψη εξειδικευμένου προσωπικού μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητα των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα. ΑΥΤΟΣΥΜΠΥΚΝΟΥΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Προκειμένου να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα αυτό, στις αρχές της δεκαετίας του 80 ξεκίνησε να αναπτύσσεται η ιδέα ενός υλικού που θα έχει την ιδιότητα να αυτό-συμπυκνώνεται ενώ παράλληλα θα έχει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες από το κοινό σκυρόδεμα (Okamura, 1997). Αυτό το νέο υλικό ονομάστηκε αυτοσυμπυκνούμενο σκυρόδεμα (ΑΣΣ) και το πρώτο πρότυπο μίγμα ολοκληρώθηκε το 1988 χρησιμοποιώντας μη εξειδικευμένα υλικά (Okamura & Ouchi, 2003). Το ΑΣΣ συγκέντρωσε σύντομα την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας και έγινε ο πιο καινοτόμος τύπος σκυροδέματος, μιας και μπορούσε άμεσα να τεθεί σε πρακτική εφαρμογή. Το ΑΣΣ μειώνει σημαντικά τους χρόνους διάστρωσης ενώ διασφαλίζει ομοιογενή εξάπλωση του υλικού ακόμα και σε βαριά οπλισμένα δομικά στοιχεία. Η ρευστότητα του καθώς και η αντίστασή του στην απόμιξη διασφαλίζουν υψηλό επίπεδο ομοιογενείας, εξαιρετικά μικρό ποσοστό κενών και ομοιόμορφη κατανομή αντοχών. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Για τους σκοπούς της ερευνητικής μελέτης που παρουσιάζεται σε αυτή την εισήγηση μελετήθηκε η επιρροή των ορυκτών προσθέτων τόσο στις ιδιότητες του νωπού ΑΣΣ όσο και στις μηχανικές ιδιότητες καθώς και στους δείκτες ανθεκτικότητας του σκληρυμένου ΑΣΣ. Επιπλέον εξετάστηκε και το πώς επηρεάζουν τα μίγματα ΑΣΣ οι διαφορετικοί τύποι αδρανών. Τα αναμίγματα αυτά δημιουργήθηκαν ως αποτέλεσμα μεγάλου αριθμού προκαταρτικών δοκιμών προκειμένου να επιτευχθούν οι σωστές αναλογίες οι οποίες θα διασφάλιζαν τα χαρακτηριστικά του αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος. Ο χαρακτηρισμός των μιγμάτων ως ΑΣΣ έγινε χρησιμοποιώντας τρεις από τις εμπειρικές πειραματικές διατάξεις όπως αυτές περιγράφονται από τις Ευρωπαϊκές οδηγίες για τη χρήση ΑΣΣ (EFNARC, 2005). Πιο συγκεκριμένα έγινε χρήση του μέτρου εξάπλωσης (slump flow), της χοάνης σε σχήμα V (V-Funnel) και του δοχείου σχήματος L (L- Box) (Σχήμα 1).

4 (α) (β) (γ) Σχήμα 1. Οι εργαστηριακοί μέθοδοι εμπειρικού χαρακτηρισμού των ρεολογικών ιδιοτήτων του ΑΣΣ: (α) slump flow test, (β) V-Funnel test και (γ) L-Box test. Επίσης με τη βοήθεια του ρεομέτρου BT-Rheom2 (Σχήμα 2 - Schleibinger, 2009) έγινε η μέτρηση των σχετικών ρεολογικών χαρακτηριστικών των αναμιγμάτων. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το συγκεκριμένο ρεόμετρο δεν δίνει παρά μόνο μια εκτίμηση των ρεολογικών χαρακτηριστικών του ΑΣΣ. Σχήμα 2. Το ρεόμετρο ΒΤ-2. Υλικά Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή των μιγμάτων ΑΣΣ που εξετάζονται στην παρούσα εργασία ικανοποιούν τις απαιτήσεις του ΕΝ 206 1.

5 Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε τσιμέντο 52,5 Ν τύπου CEM-II B. Η χημική ανάλυση του τσιμέντου καθώς και η περιεκτικότητα του σε πρώτες ύλες παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. Ως πρόσμικτα πληρωτικά και τσιμεντοποιητικά μέσα χρησιμοποιήθηκαν: κοινή ασβεστολιθική παιπάλη, πυριτική παιπάλη, ιπταμένη τέφρα και ασβεστολιθική παιπάλη προερχόμενη από το ξέπλυμα των αδρανών κατά τη διαδικασία παράγωγης του ασφαλτοσκυροδέματος. Η κοινή ασβεστολιθική παιπάλη χρησιμοποιήθηκε σε όλα τα αναμίγματα ως το βασικό πληρωτικό μέσο, ενώ τα υπόλοιπα πρόσθετα χρησιμοποιήθηκαν ως αντικατάσταση του τσιμέντου. Ο Πίνακας 2 παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά των πληρωτικών/ποζολανικών υλικών που χρησιμοποιήθηκαν. Πίνακας 1. Χημική ανάλυση τσιμεντοκονιών 52,5 N CEM-II Β SiO 2 % 19,96 Al 2 O 3 % 5,05 Fe 2 O 3 % 2,58 CaO % 60,43 MgO % 2,35 SO 3 % 3,46 K 2 O % 0,61 Alkalies % 0,81 L.O.I (950 o C) % 4,08 Κλίνκερ % 77,54 Γύψος % 5,69 Ασβέστης % 4,76 Σκωρία % 11,02

6 Πίνακας 2. Χαρακτηριστικά των πληρωτικών Cao % SiO 2 % Ειδική Πυκνότητα Ασβ. Παιπάλη 90-99 1-5 2,70 Πυριτική Παιπάλη 0 97 2,20 Ιπτάμενη Τέφρα 12 60 2,40 Ασβ. Παιπάλη Ασφ. 90-99 1-5 2,60 Χρησιμοποιήθηκε επίσης υπέρ-ρευστοποιητής με βάση τα τροποποιημένα πολυκαρβοξυλικά πολυμερή. Με βάση τις προδιαγραφές του κατασκευαστή το μέγιστο ποσοστό υπέρ-ρευστοποιητή που θα μπορούσε να μπει στο μίγμα αντιστοιχεί στο 3% της ποσότητας του τσιμεντοποιητικού μέσου. Στην περίπτωση μας θεωρούμε ότι αυτό ισούται με το άθροισμα της τσιμεντοκονίας και των προσμίκτων που χρησιμοποιούνται σε κάθε περίπτωση. Τα αδρανή που χρησιμοποιήθηκαν για την παρούσα μελέτη ήταν ασβεστολιθικά και διαβασικά θραυστά χονδρόκοκκα αδρανή σε δυο διαφορετικές διαβαθμίσεις, μεγίστου ονομαστικού κόκκου 10 και 20 mm αντίστοιχα. Επιπλέον τα μίγματα περιείχαν δυο είδη θραυστών ασβεστολιθικών λεπτόκοκκων αδρανών κοκκομετρικής διαβάθμισης 0/4. Για όλα τα αδρανή έγιναν μετρήσεις για τον υπολογισμό της απορροφητικότητας τους (Πίνακας 3). Πίνακας 3. Ποσοστά απορροφητικότητας αδρανών Υλικό Απορροφητικότητα (%) Ασβ. Σκύρα 8/20 4,00 Ασβ. Σκύρα 4/10 4,50 Διαβ. Σκύρα 8/20 2,50 Διαβ. Σκύρα 4/10 3,70 Ασβ. Άμμος 0/4 0,60 Ψαμμιτική Άμμος 2,00

7 Πειραματική Διαδικασία Τα υλικά ζυγίζονταν και τοποθετούνταν σε οριζόντιο αναμικτήρα με την πιο κάτω σειρά: χονδρόκοκκα αδρανή, πληρωτικό/ποζολανικό υλικό, λεπτόκοκκα αδρανή, τσιμέντο, νερό αναμιγμένο με 30% του υπέρ-ρευστοποιητή και τέλος η εναπομένουσα ποσότητα υπέρ-ρευστοποιητή. Μετά την ανάμιξη γίνονταν οι εμπειρικοί έλεγχοι των ρεολογικών χαρακτηριστικών του μίγματος και οι μετρήσεις των σχετικών ρεολογικών ιδιοτήτων με το ρεόμετρο. Στη συνέχεια λαμβάνονταν κυβικά δοκίμια διατομής 150 mm για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής, κυλινδρικά δοκίμια ύψους 300 mm και διαμέτρου 150 mm για τον υπολογισμό της έμμεσης εφελκυστικής αντοχής και του μέτρου ελαστικότητας, καθώς και πρισματικά δοκίμια τετραγωνικής διατομής 100 mm και μήκους 500 mm για τον υπολογισμό της καμπτικής αντοχής. Μετά από 24 ώρες τα δοκίμια τοποθετούνταν σε δεξαμενή συντήρησης, σταθερής θερμοκρασίας 20 ± 2 o C, μέχρι και την 28 η ημέρα. Ο Πίνακας 4 παρουσιάζει τις αναλογίες των αναμιγμάτων που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η αντικατάσταση του τσιμέντου με τα πρόσθετα έγινε κατ όγκο και σε ποσοστό 8%. Στο ανάμιγμα Μ6 η πυριτική παιπάλη και η ιπταμένη τέφρα χρησιμοποιήθηκαν στην ίδια αναλογία (4%).

8 Πίνακας 4. Αναλογίες μιγμάτων σε kg/m 3 (Σημ.: Ν/Τ λόγος νερού τσιμέντου, Ν/Σ λόγος νερού συνδετικού). Τσιμεντο Μ1 Μ2 Μ3 Μ4 Μ5 Μ6 CEM II 52.5 N 350 350 330 327 329 330 Ασβ. Παιπάλη 175 175 175 175 175 175 Πυριτική Παιπάλη - - 20 - - 10 Ιπταμένη Τέφρα - - - - 21 11 Ασβ. Παιπάλη Ασφ. - - - 23 - - Ασβ. Σκύρα 8/20-300 300 300 300 300 Ασβ. Σκύρα 4/10-500 500 500 500 500 Διαβ. Σκύρα 8/20 300 - - - - - Διαβ. Σκύρα 4/10 500 - - - - - Ασβ. Άμμος 0/4 280 280 280 280 280 280 Ψαμμιτική Άμμος 491 491 491 491 491 491 Υπέρ-Ρευστοποιητής 9 9 9 9 9 9 Νερό 210 210 210 210 210 210 Ν/Τ 0,60 0,60 0,64 0,64 0,64 0,64 Ν/Σ 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 Για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων χρησιμοποιήθηκαν μηχανή θλίψης 5000 kn (για τη θλιπτική αντοχή, έμμεση εφελκυστική αντοχή και μέτρο ελαστικότητας) και πλαίσιο 100 kn (για την αντοχή σε κάμψη). Οι δοκιμές έγιναν με βάση τις πρόνοιες των αντίστοιχων Ευρωπαϊκών προτύπων: ΕΝ 12390-3 για το προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής, ΕΝ 12390-6 για την έμμεση εφελκυστική αντοχή σε διάρρηξη, ΕΝ 12390-5 για την αντοχή σε κάμψη και BS 1881-121 για το μέτρο ελαστικότητας. Ο προσδιορισμός του ανοικτού πορώδους έγινε με τη μέθοδο του κορεσμού υπό συνθήκες κενού ενώ για τον υπολογισμό του συντελεστή απορροφητικότητας χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της τριχοειδούς

9 απορρόφησης οργανικού διαλύτη όπως αυτή περιγράφεται από τους Hall & Hoff (2002) και Gummerson et al. (1980). ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ Ο συγκεντρωτικός πίνακας πιο κάτω παρουσιάζει όλα τα αποτελέσματα, σε νωπή και σκληρυμένη κατάσταση, για τα μίγματα που εξετάστηκαν. Πίνακας 5. Αποτέλεσμα νωπής και σκληρυμένης κατάστασης μιγμάτων ΑΣΣ. Μίγμα Μ1 Μ2 Μ3 Μ4 Μ5 Μ6 T500 sec 2,7 4 2,9 1,8 2,4 4,4 Τελική Εξάπλωση mm 840 780 790 802 830 680 Χοάνη - V sec 19,8 14,4 11,5 12,4 7,5 11,4 Χοάνη - V @ 5 min sec 22,3 15,2 12,7 13,5 9,9 14,6 Βαθμός Διέλευσης % 85 100 100 100 100 80 Σχετική διαρροής Σχετικό ιξώδες τάση πλαστικό 178 64 260 91 40 70 4114 10915 4686 4173 7458 9056 Θλιπτική Αντοχή MPa 64 63 64 60 55 65 Έμμεση Εφ. Αντοχή MPa 3,3 4,0 3,4 3,5 2,7 3,3 Αντοχή Κάμψης MPa 7,1 5,9 7,0 5,8 5,4 6,1 Μέτρο Ελαστικότητας GPa 30,2 29,2 30,4 28,1 29,5 31,0 Πορώδες % 16,9 18,4 16,0 17,8 17,2 17,6 Απορροφητικότητα mm/ min 0,078 0,079 0,072 0,075 0,091 0,082

10 Μελετώντας τα αποτελέσματα ανά κατηγορία διαπιστώνουμε ότι η επιρροή των προσθέτων γίνεται εμφανής από τη νωπή κατάσταση των αναμιγμάτων. Η αντικατάσταση του τσιμέντου στα μίγματα Μ3, Μ4 και Μ5 έχει οδηγήσει σε μείωση των χρόνων Τ500 η οποία συνοδεύεται από αύξηση των τιμών της τελικής εξάπλωσης σε σχέση με το βασικό μίγμα Μ2. Εξαίρεση αποτελεί το μίγμα Μ6 το οποίο περιέχει συνδυασμό προσθέτων (πυριτική παιπάλη και ιπτάμενη τέφρα), ο οποίος από ρεολογικής άποψης έχει δώσει χαρακτηριστικά πολύ παρόμοια με το βασικό μίγμα. Κατά τα φαινόμενα η συνύπαρξη μεγάλης ποσότητας δυο διαφορετικών ποζολανικών υλικών οδήγησε σε γρήγορη δέσμευση του νερού του αναμίγματος, με αποτέλεσμα να παρατηρηθεί μικρότερη εξάπλωση αλλά και χαμηλότερος βαθμός διέλευσης σε σχέση με τα υπόλοιπα μίγματα. Επίσης θα πρέπει να σημειωθεί ότι στο ανάμιγμα Μ1 η χρησιμοποίηση θραυστών διαβασικών σκύρων (τα οποία είναι πιο γωνιώδη από τα αντίστοιχα ασβεστολιθικά) οδήγησε μεν σε καλυτέρευση των τιμών του μέτρου εξάπλωσης και του χρόνου Τ500 (σε σχέση πάντα με το ανάμιγμα Μ2), αλλά επιβεβαίωσε τις αρχικές εκτιμήσεις ότι τα πολύ γωνιώδη αδρανή θα οδηγήσουν σε ανάμιγμα που δεν θα μπορεί με ευκολία να περάσει από στενές διατομές. Αυτό επιβεβαιώνεται από τις σχετικά μεγάλες τιμές της χοάνης-v καθώς και από το μικρό βαθμό διέλευσης. Οι τιμές του ρεομέτρου επιβεβαιώνουν τις αρχικές εκτιμήσεις που έγιναν με βάση τους πειραματικούς ελέγχους χαρακτηρισμού. Η μείωση του σχετικού ιξώδους, και κατά συνέπεια η αύξηση της ρευστότητας, είναι προφανής σε όλα τα αναμίγματα με εξαίρεση το Μ6 όπου η τιμή του ιξώδους είναι πολύ κοντά στην τιμή του βασικού μίγματος. Τα πρόσθετα σε αυτή την πρώτη φάση ζωής του ΑΣΣ φαίνεται να λειτουργούν ως «λιπαντικό» το οποίο μειώνει τις δυνάμεις τριβής ανάμεσα στο τσιμεντοπολτό και τα αδρανή, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά τη δυνατότητα ροής του μίγματος. Εξαίρεση φαίνεται να αποτελεί το ανάμιγμα Μ6, για τους λόγους που αναφέρθηκαν στην προηγούμενη παράγραφο. Συνεχίζοντας τη μελέτη των ρεολογικών χαρακτηριστικών παρατηρούμε ότι στα αναμίγματα Μ3 και Μ4 η σχετική τάση διαρροής τους αυξήθηκε. Αύξηση της τάσης διαρροής συνεπάγεται αύξηση της δυσκολίας έναρξης της ροής ενός ρευστού αλλά ταυτόχρονα σημαίνει και αύξηση της συνεκτικότητας του. Στην περίπτωση των σκυροδεμάτων που εξετάζουμε αύξηση της συνεκτικότητας υποδηλώνει αναμίγματα με μειωμένη την πιθανότητα απόμιξης. Εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση του μίγματος Μ5 που περιέχει ιπτάμενη τέφρα, το οποίο παρουσιάζει σημαντική μείωση της τάσης διαρροής ενώ και εργαστηριακά παρατηρήθηκε ότι ήταν οριακά κοντά στην κατάσταση απόμιξης. Το αποτέλεσμα αυτό ήταν αναμενόμενο μιας και είναι γνωστό από τη βιβλιογραφία ότι η χρήση ιπτάμενης τέφρας απαιτεί σε πολλές περιπτώσεις μείωση της ποσότητας νερού της τάξης του 5% έως 15% (Neville, 1995).

11 Όσον αφορά τις μηχανικές ιδιότητες τα αποτελέσματα είναι αναμενόμενα. Τα δυο μίγματα (Μ3 και Μ6) που περιέχουν πυριτική παιπάλη έχουν δώσει την καλύτερη μηχανική συμπεριφορά. Η «συνεργασία» ιπτάμενης τέφρας και πυριτικής παιπάλης στο Μ6 φαίνεται να αποδίδει ικανοποιητικά ενώ αναμενόμενα χαμηλές είναι οι μηχανικές ιδιότητες του Μ5, μιας και μας είναι γνωστό ότι η ιπτάμενη τέφρα χρειάζεται μεγάλο χρονικό διάστημα προκειμένου να αντιδράσει. Αρκετά καλή μηχανική συμπεριφορά έχει και το ανάμιγμα που περιέχει την ασβεστολιθική παιπάλη που προέρχεται από την παραγωγή του ασφαλτοσκυροδέματος. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν και τα αποτελέσματα που αφορούν τους δυο δείκτες ανθεκτικότητας. Μελετώντας τις τιμές στα δυο πρώτα αναμίγματα, τα οποία επί της ουσίας είναι όμοια με εξαίρεση τον διαφορετικό τύπο σκύρων, διαπιστώνεται μια σημαντική διαφορά τόσο στο πορώδες όσο και στην απορροφητικότητα. Η διαφορά αυτή αποδίδεται στην μεγάλη απόκλιση ανάμεσα στις διαπερατότητες των ασβεστολιθικών και διαβατικών θραυστών σκύρων (Πίνακας 3). Σε όλες τις περιπτώσεις χρήσης προσθέτων παρατηρείται μείωση του πορώδους. Ειδικά στην περίπτωση της πυριτικής παιπάλης η μείωση αυτή αγγίζει το 2,5%. Βέβαια θα πρέπει να τονιστεί ότι η μείωση του πορώδους δεν συνεπάγεται κατ ανάγκη και βελτίωση της ανθεκτικότητας του παραγόμενου σκυροδέματος. Αυτό το οποίο έχει σημασία είναι το δίκτυο και η γεωμετρία των πόρων συνολικά και κατά πόσο οι πόροι αλληλοσυνδέονται. Η χρήση πληρωτικών και τσιμεντοποιητικών μέσων είναι γνωστό, από τη βιβλιογραφία, ότι μειώνουν το συνολικό όγκο των πόρων «διαταράσσοντας» παράλληλα τη συνοχή του δικτύου τους (Persson, 1998 - Khan and Lynsdale, 2002 Saeki et. al., 2006 Sonebi and Nanukuttan, 2009). Μείωση της ταξης του 5% έως 9% παρατηρείται και στην περίπτωση της απορροφητικότητας για τα μίγματα Μ3 και Μ2 αντίστοιχα. Στις περιπτώσεις των Μ5 και Μ6 παρατηρούμε αύξηση της απορροφητικότητας αλλά αυτό αποδίδεται στον αργό ρυθμό ενυδάτωσης της ιπτάμενης τέφρας, η οποία σε αυτό το διάστημα έχει λειτουργήσει πολύ καλά ως πληρωτικό (χαμηλότερο πορώδες) αλλά ακόμα δεν έχει ενυδατωθεί πλήρως με αποτέλεσμα να μην έχει παραχθεί ικανή ποσότητα ένυδρου πυριτικού ασβεστίου η οποία και θα οδηγούσε σε χαμηλότερες τιμές του δείκτη απορροφητικότητας. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από την πιο πάνω συζήτηση των αποτελεσμάτων σχετικά με τη χρήση τσιμεντοποιητικών μέσων στο ΑΣΣ μπορούν να βγουν κάποια πολύ χρήσιμα συμπεράσματα. Πρώτο συμπέρασμα είναι ότι τα θραυστά γωνιώδη διαβασικά αδρανή μπορούν να δώσουν καλής ποιότητας ΑΣΣ με ικανοποιητικές τιμές στους δείκτες ανθεκτικότητας. Τα θραυστά ασβεστολιθικά αδρανή μπορεί βελτιώνουν ελαφρώς τα ρεολογικά χαρακτηριστικά των αναμιγμάτων αλλά η κακή τους

12 ποιότητα οδηγεί σε μεγάλες τιμές πορώδους και απορροφητικότητας. Δεύτερο και βασικότερο συμπέρασμα είναι ότι η χρήση τέτοιων προσθέτων μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή καλύτερης ποιότητας ΑΣΣ. Τρίτο συμπέρασμα της μελέτης είναι η σπουδαιότητα των ορυκτών προσθέτων στη βελτίωση της ανθεκτικότητας. Παρόλο που τα πρόσθετα, κατά το διάστημα των πειραματικών ελέγχων, είτε βελτίωσαν ελάχιστα τις μηχανικές ιδιότητες είτε καθόλου, εν τούτοις σε όλες τις περιπτώσεις βελτίωσαν το πορώδες ενώ σε δυο από τα αναμίγματα βελτίωσαν αισθητά και την απορροφητικότητα. Τελευταίο συμπέρασμα είναι ότι ένα υλικό όπως η ασβεστολιθική παιπάλη που δημιουργείται ως παραπροϊόν της παράγωγης ασφαλτοσκυροδέματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή ΑΣΣ αντί να εναποτίθεται στις χωματερές. Απαιτείται βέβαια επιπλέον μελέτη και χαρακτηρισμός του συγκεκριμένου προσθέτου, προκειμένου να επιβεβαιωθούν τα πρώτα ενθαρρυντικά αποτελέσματα. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι συγγραφείς θέλουν να εκφράσουν τις ευχαριστίες τους προς το Πανεπιστήμιο Κύπρου για τη χρηματοδότηση της συγκεκριμένης έρευνας. Επίσης τη τσιμεντοποίια Βασιλικού και ειδικά προς τον Κο Κίμωνα Ευαγόρου για την πολύτιμη βοήθεια τους. Τέλος, ευχαριστίες και προς τη βιομηχανία δομικών υλικών Tsircon. ΑΝΑΦΟΡΕΣ EFNARC: Specifications and guidelines for Self Compacting Concrete, 2005, http://www.efnarc.org/pdf/sccguidelinesmay2005.pdf Gummerson, R.J., Hall, C. & Hoff, W.D., Water movement in porous building materials II. Hydraulic suction and sorptivity of brick and other masonry materials. Building and Environemnt, Vol. 15, No 2 (1980) 101-108 Hall, C and Hoff, W.D. «Water transport in brick, stone and concrete», Taylor and Francis, London and New York (2002) Khan, M.I. & Lynsdale, C.J., Strength, permeability, and carbonation of highperformance concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 32, (2002) 123-131 Neville A.M., «Properties of Concrete», 4 th London (1995). Edition, Longman Group Ltd, Okamura, H. & Ouchi, M., Self Compacting Concrete, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol.1, No. 1, (2003) 5-15

13 Okamura H., Self-Compacting High Performance Concrete, Concrete International, Vol. 19, No. 7, (1997) 50-54 Persson B, Seven year study on the effect of silica fume in concrete. Advanced Cement Based Materials, Vol. 7, (1998) 139-155 Saeki, T., Sasaki, K. & Shinada, K., Estimation of chloride diffusion coefficient of concrete using mineral admixtures. Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 4, No 3, (2006) 385-394 Schleibinger Testing Systems: Self Compacting Concrete Rheometer, 2009, http://www.schleibinger.com/cmsimple/en/?rheology_of_building_materials:b T_-_SCC_Rheometer_for_Fresh_Concrete Sonebi, M. & Nanukuttan, S., Transport Properties of Self Compacting Concrete. ACI Materials Journal, Vol. 106, No 2, (2009) 161-166