Καλώς ήλθατε

Συνδεθείτε ή εγγραφείτε ως Μέλη, προκειμένου να σχολιάσετε αναρτημένα άρθρα, slides κλπ ή/και να διατυπώσετε τις δικές σας απόψεις για οποιοδήποτε θέμα τεχνικού ενδιαφέροντος.

Παρασκευή, 12 Αυγούστου 2022

Το Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα (ΑΣ, Self Compacting Concrete - SCC) είναι ένας τύπος σκυροδέματος, ο οποίος μπορεί να συμπυκνωθεί σε οποιαδήποτε μορφή ξυλοτύπου, αποκλειστικά και μόνο με το ίδιο βάρος του και χωρίς τη χρήση δόνησης.

Το ΑΣ έχει χαρακτηριστεί ως ... η πιο επαναστατική καινοτομία στο χώρο των κατασκευών από σκυρόδεμα εδώ και δεκαετίες ...

Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα: Η επανάσταση στο χώρο του σκυροδέματος από τον Θεολόγο Παναγιωτίδη, Πολιτικό ΜηχανικόΕισαγωγή Ολοι οι συνάδελφοι που ασχολούνται με την κατασκευή βρέθηκαν κάποτε στην δυσάρεστη θέση να ξεκαλουπώσουν ένα δομικό στοιχείο με μεγάλη ποσότητα οπλισμού και να διαπιστώσουν οτι το σκυρόδεμα δεν «πέρασε» από τα σίδερα, είτε λόγω κακής δόνησης είτε λόγω χονδρόκοκκων αδρανών, είτε λόγω κακής τοποθέτησης του σιδηρού οπλισμού. Οι επισκευές γίνονται (στην καλύτερη περίπτωση !!!) με κάποιο επισκευαστικό κονίαμα με αρκετές ατέλειες, από ανειδίκευτο προσωπικό και με ασαφή αποτελέσματα. Και οι συνέπειες της αστοχίας αυτής για το δομικό στοιχείο: Πολύ μεγάλες !!! Το στοιχείο αυτό δεν είναι πλέον ανθεκτικό σε επιθετικούς εξωτερικούς παράγοντες, ενώ η αποδιοργάνωσή του σε περίπτωση σεισμού είναι πολύ ευκολότερη. Επίσης δεν είναι πλέον σαφής ο μηχανισμός μεταφοράς των θλιπτικών δυνάμεων. Και θα ρωτήσει κάποιος: Ποια είναι η λύση; Η απάντηση πλέον υπάρχει: Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα !Ορισμοί και Ιστορικό Το Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα (ΑΣ, Self Compacting Concrete - SCC) είναι ένας τύπος σκυροδέματος, ο οποίος μπορεί να συμπυκνωθεί σε οποιαδήποτε μορφή ξυλοτύπου, αποκλειστικά και μόνο με το ίδιο βάρος του και χωρίς τη χρήση δόνησης. Το ΑΣ έχει χαρακτηριστεί ως ‘’...η πιο επαναστατική καινοτομία στο χώρο των κατασκευών από σκυρόδεμα εδώ και δεκαετίες ...’’. Η ιδέα για την τεχνολογία αυτή αναπτύχθηκε στην Ιαπωνία το 1983 από τον Okamura, όταν αυτός αντιλήφθηκε οτι η ολοένα αυξανόμενη ανάγκη για ανθεκτικό σκυρόδεμα για το σχεδιασμό και την κατασκευή μεγάλων και ποιοτικών έργων καθώς και η ταυτόχρονη μείωση του εξειδικευμένου προσωπικού που απαιτείται για τη δόνηση και τη συμπύκνωση του σκυροδέματος, οδηγούσαν στην ανάπτυξη ενός νέου προϊόντος. Η πρόταση κατατέθηκε από τον Okamura το 1986 και οι έρευνες για την καταγραφή των θεμελιωδών αρχών του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος έγιναν από τους Ozawa και Maekawa στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο. Το πρότυπο για το ΑΣ ολοκληρώθηκε το 1988 με τη χρήση υλικών που υπήρχαν στην Ιαπωνική αγορά και ονομάστηκε ‘’Σκυρόδεμα Υψηλών Επιδόσεων’’ (High Performance Concrete) και τα χαρακτηριστικά του, στα τρία στάδια ζωής του σκυροδέματος, ήταν: (1) Νωπό: Αυτοσυμπυκνούμενο (2) Αρχική σκλήρυνση: Αποφυγή συνηθισμένων αρχικών ατελειών (3) Τελική σκλήρυνση: Προστασία έναντι εξωτερικών επιθετικών παραγόντωνσελ. 1 / 6 Την ίδια εποχή, ως ‘’Σκυρόδεμα Υψηλών Επιδόσεων’’ χαρακτηρίστηκε από τους Aitkin et. al το σκυρόδεμα υψηλής ανθεκτικότητας λόγω του χαμηλού λόγου νερού προς τσιμέντο. Εκτότε ο όρος αυτός χρησιμοποιείται παγκοσμίως για σκυροδέματα υψηλής ανθεκτικότητας. Ετσι και ο όρος Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα, τροποποιήθηκε σε ‘’Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα Υψηλών Επιδόσεων’’ (Self Compacting High Performance Concrete) .Τα χαρακτηριστικά του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος Σύμφωνα με την πρόταση των Okamura και Ozawa , η μέθοδος για την παρασκευή Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος, πρέπει να ικανοποιεί δύο συνιστώσες: (4) Περιορισμένη περιεκτικότητα αδρανών και υψηλή περιεκτικότητα παιπάλης (5) Συνύπαρξη υψηλής πλαστικότητας και έντονης θιξοτροπικότητας Σχηματικά , η πρότασή τους απεικονίζεται ως εξής :Υψηλή ΠλαστικότηταΑυτοσυμπυκνούμενο ΣκυρόδεμαΠεριορισμένη περιεκτικότα αδρανών – Υψηλή περιεκτικότητα μικρόκοκκων Επίδραση ΥπερρευστοποιητώνΥψηλή αντίσταση σε διαχωρισμόΜειωμένος λόγος Ν/Τ (Νερό προς Τσιμέντο)Οι ιδιότητες του Αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος συνοψίζονται ως εξής: Υψηλή ρευστότητα: Η ρευστότητα του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος (ΑΣ) καθορίζεται ως η ικανότητά του να ρέει μέσα στους ξυλότυπους ακόμα και υπό την παρουσία αντικειμένων που εμποδίζουν τη διαδρομή του. Το επίπεδο ρευστότητας του ΑΣ καθορίζεται από την δοσολογία των υπερρευστοποιητών. Η υπερδοσολογία τους μπορεί να οδηγήσει σε διαχωρισμό και μπλοκαρίσματα. Πλαστικότητα: Η πλαστικότητα του ΑΣ είναι η ικανότητά του να αλλάζει μορφή και να περνά από διάφορες διατομές, χωρίς να χάνει την συνεκτικότητά του, δηλ. να μην παρουσιάζει διαχωρισμό και μπλοκαρίσματα. Η πλαστικότητα σχετίζεται με τις ιδιότητες της τσιμεντόπαστας και μπορεί να αυξηθεί με τη χρήση των υπερρευστοποιητών καθώς η χρήση νερού όχι μόνο αυξάνει την αναλογία νερού προς τσιμέντο αλλά επίσης μπορεί να προκαλέσει διαχωρισμό και εξίδρωση (δάκρυσμα).σελ. 2 / 6 Αντίσταση σε διαχωρισμό: Ως διαχωρισμός του σκυροδέματος ορίζεται η τάση που έχει, όταν είναι πολύ ρευστό, να επιμερίζεται σε δύο υλικά, την τσιμεντόπαστα από τη μία πλευρά και τα χονδρόκοκκα αδρανή από την άλλη. Αυτό το ελάττωμα του νωπού σκυροδέματος είναι η αιτία πολλών προβλημάτων που παρουσιάζονται αργότερα στο σκληρυμένο σκυρόδεμα, καθώς λόγω βαρυτικών δυνάμεων, τα χονδρόκοκκα αδρανή κάθονται στο κάτω μέρος της κατασκευής και η τσιμεντόπαστα στο πάνω. Ο διαχωρισμός επίσης μπορεί να οδηγήσει σε μπλοκαρίσματα του δικτύου σκυροδέτησης, ιδιαίτερα όταν αυτή γίνεται υπό δύσκολες συνθήκες. Η συνεκτικότητα ή η θιξοτροπικότητα του ΑΣ μπορεί να αυξηθεί με τη χρήση πολλών λεπτόκοκκων υλικών (< 0,125 mm) ή με τη χρήση προσθέτων ρυθμιστών ιξώδους (Viscosity Modifying Admixtures - VMA). Ικανότητα πλήρωσης: Είναι η ικανότητα του ΑΣ να γεμίζει πλήρως τους ξυλότυπους, ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα του σχήματός τους και την πυκνότητα του οπλισμού, χωρίς να αφήνει κανένα κενό. Αυτή ιδιότητα είναι άμεσα συνδεδεμένη με την πλαστικότητα, την ρευστότητα, την θιξοτροπικότητα και την αντίσταση στο διαχωρισμό και καθίσταται δυνατή με τη χρήση της σωστής περιεκτικότητας λεπτόκοκκων στο μίγμα, τα οποία κατά τη διάρκεια της σκυροδέτησης πληρώνουν τα κενά μεταξύ των χονδρόκοκκων αδρανών. Υψηλή εργασιμότητα: Εργασιμότητα του ΑΣ είναι η ικανότητά του να μπορεί να αναμιχθεί, να μεταφερθεί, να εγχυθεί και να φινιριστεί. Η εργασιμότητα καθίσταται δυνατή με τη παρουσία των υπερρευστοποιητών και το σωστό ισοζύγιο των λεπτόκοκκων, τα οποία δομούν τη τσιμεντόπαστα, όπως επίσης και με τον περιορισμό του μέγιστου κόκκου των χονδρόκοκκων αδρανών (συνήθως < 20 mm) . Κατάλληλη πλαστική θιξοτροπικότητα: Συνεκτικότητα ενός μίγματος είναι η ικανότητά του να είναι επαρκώς ‘’περιορισμένο’’, έτσι ώστε να μην υπάρχει πιθανότητα διαχωρισμού. Έως κάποιο σημείο μπορεί να συσχετιστεί με την ικανότητα της αντίστασης σε διαχωρισμό. Η συνεκτικότητα του ΑΣ εξαρτάται από τις ιδιότητες της τσιμεντόπαστας, η οποία αποτελεί το συνδετικό υλικό για τα αδρανή. Μία τσιμεντόπαστα με σωστή κατανομή των λεπτόκοκκων, σε συνδυασμό με ένα πρόσθετο VMA, είναι μία καλή βάση για τη παρασκευή ενός άριστου ΑΣ. Η συνεκτικότητα του υλικού συναρτάται άμεσα από την εσωτερική πλαστική θιξοτροπικότητα,η οποία επηρεάζει την ικανότητα του μίγματος να ρέει ή να εξαπλώνεται και γίνεται τελικά αντιληπτή με την ταχύτητα ροής του μίγματος. Η θιξοτροπικότητα είναι ένα θετικό χαρακτηριστικό για το ΑΣ, εάν η τιμή της ισορροπεί με αυτή της ρευστότητας. Υψηλή σταθερότητα: Η σταθερότητα είναι μία σημαντική παράμετρος του ΑΣ, καθώς μόνο ένα σταθερό μίγμα το οποίο μπορεί να διατηρεί τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του αναλλοίωτα (όσο η σκυροδέτηση βρίσκεται σε εξέλιξη) μπορεί να έχει την ικανότητα να αυτοσυμπυκνώνεται χωρίς τη χρήση εξωτερικής ενέργειας.Επιμέρους συστατικά του Αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος Τσιμέντο: Όλοι οι τύποι τσιμέντου οι οποίοι συμμορφώνονται με το πρότυπο ΕΝ 197 είναι κατάλληλοι για την παρασκευή Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος. Η επιλογή του τύπου εξαρτάται από την επιδιωκόμεν αντοχή, την ανθεκτικότητα, κλπ. Εάν η περιεκτικότητα του τσιμέντου σε αργιλικό τριασβέστιο (C3A) είναι πάνω από 10%, μπορεί να προκύψουν προβλήματα διατήρησης της εργασιμότητας. Η τυπική δοσολογία είναι 350 - 450 kg τσιμέντου ανά m³ σκυροδέματος. Δοσολογίες πάνω από 500 kg/m³ μπορεί να οδηγήσουν σε αύξηση της συρρίκνωσης. Δοσολογίες μικρότερες από 350 kg/m³ μπορεί να είναι δόκιμες μόνο αν χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με μικρόκοκκα υλικά όπως ιπτάμενη τέφρα, πυριτική παιπάλη, ποζολλάνες κλπ .σελ. 3 / 6 Αδρανή: Από πλευράς άμμου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλες οι συνήθεις ποιότητες άμμου σκυροδέματος, θραυστές ή ποταμίσιες, πυριτικές ή ασβεστολιθικές. Η ποσότητα λεπτόκοκκων (< 0,125 mm) θα πρέπει να θεωρείται σαν παιπάλη, η οποία είναι πολύ σημαντική για τη ρευστότητα του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος και μία ελάχιστη ποσότητα είναι απαραίτητη για την παρασκευή του. Από πλευράς χονδρόκοκκων αδρανών, είναι αποδεκτοί όλοι οι τύποι. Ο μέγιστος κόκκος είναι συνήθως 16 - 20 mm. Βεβαίως υπάρχουν περιπτώσεις που έχουν χρησιμοποιηθεί αδρανή έως και 40 mm. Η διαβάθμισή τους παίζει πολύ σημαντικό ρόλο. Από πλευράς μορφής, τα θραυστά αδρανή βελτιώνουν την αντοχή, ενώ τα ποταμίσια βελτιώνουν την ρευστότητα του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος . Πρόσθετα: Το πιο σημαντικό από τα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται είναι οι υπερρευστοποιητές (μειωτές νερού ευρέως φάσματος), οι οποίοι δίνουν μείωση νερού μεγαλύτερη από 20%. Οι ρυθμιστές ιξώδους (VMA) μπορούν να ελέγξουν πολύ καλά το διαχωρισμό, αν η ποσότητα των λεπτόκοκκων είναι περιορισμένη. και να δώσουν ένα ομοιογενές υλικό. Μικρόκοκκα: Λόγω των ειδικών ρεολογικών απαιτήσεων του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος, χρησιμοποιούνται μεγάλες ποσότητες μικρόκοκκων υλικών, αδρανών ή μη, τα οποία βελτιώνουν την εργασιμότητα και κανονικοποιούν την περιεκτικότητα σε τσιμέντο έτσι ώστε να μειωθεί η θερμότητα ενυδάτωσης. Συνήθως χρησιμοποιούνται παιπάλες (ασβεστολιθικές , γρανιτικές ή δολομιτικές ), ιπτάμενη τέφρα, πυριτική παιπάλη, σκωρία υψικαμίνου (GGBS) και φυσικές χρωστικές. Ίνες: Η χρήση ινών είναι διαδεδομένη στο Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα, κατ’αντιστοιχία με το κανονικό σκυρόδεμα. Χρησιμοποιούνται μεταλλικές ίνες για τη βελτίωση των μηχανικών χαρακτηριστικών (καμπτική αντοχή) ή πολυμερικές για τη μείωση του φαινομένου του διαχωρισμού και της πλαστικής συρρίκνωσης αλλά και για την κατασκευή σκυροδεμάτων ανθεκτικών στη φωτιά.Μέθοδοι Ελέγχου του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος Πολλές διαφορετικές μέθοδοι ελέγχου του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος έχουν αναπτυχθεί, έτσι ώστε να προσδιορίζονται οι ιδιότητές του. Καμία όμως από αυτές ή συνδυασμός αυτών δεν έχει τύχει παγκόσμιας αποδοχής και κάθε μία από αυτές έχει τους υποστηρικτές της. Ομοίως, δεν έχει βρεθεί ακόμα μία μέθοδος η οποία θα ελέγχει όλα τα χαρακτηριστικά του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος και έτσι κάθε διαφορετική σύνθεση θα πρέπει να ελέγχεται με παραπάνω από μία μεθόδους. Οι μέθοδοι ελέγχου του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος, έχουν να κάνουν με τις εξής τρεις ιδιότητές του: •Ικανότητα πλήρωσης (Filling Ability)•Αντίσταση σε διαχωρισμό (Segregation Resistance)•Πλαστικότητα (Passing Ability)Στον πίνακα που ακολουθεί, περιγράφεται η λίστα με τις μέχρι σήμερα ευρύτερα χρησιμοποιούμενες μεθόδους ελέγχου παγκοσμίως και την ιδιότητα με την οποία σχετίζονται.σελ. 4 / 6 α/α 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ Έλεγχος κάθισης-εξάπλωσης (slump-flow test) με τον κώνο του Abrams Έλεγχος κάθισης-εξάπλωσης Τ50cm J - ring V - funnel V-funnel σε Τ5minutes L - box U - box Fill - box GTM screen stability test OrimetΙΔΙΟΤΗΤΑ Ικανότητα πλήρωσης Ικανότητα πλήρωσης Πλαστικότητα Ικανότητα πλήρωσης Αντίσταση σε διαχωρισμό Πλαστικότητα Πλαστικότητα Πλαστικότητα Αντίσταση σε διαχωρισμό Ικανότητα πλήρωσηςΓια την αρχική μελέτη σύνθεσης ενός Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος θα πρέπει να ελεγχθούν και οι τρεις ιδιότητες. Για μία συγκεκριμένη εφαρμογή συνιστάται να γίνονται ολοκληρωμένοι έλεγχοι της επιλεχθείσας σύνθεσης.Τα πλεονεκτήματα του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος Θα πει λοιπόν κάποιος: Γιατί θα πρέπει να χρησιμοποιείται το Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα αντί του συμβατικού και απλώς να αυξηθούν τα μέτρα ποιοτικού ελέγχου; Η απάντηση πλέον είναι απλή και όχι μονοσήμαντη. Τα πλεονεκτήματα του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος έναντι του συμβατικού είναι πολλά. Ας τα εξετάσουμε ένα προς ένα. (1) Υψηλή ποιότητα τελικού προϊόντος: Το σκυρόδεμα είναι πλέον πολύ ανθεκτικό απέναντι σε επιθετικούς εξωτερικούς παράγοντες, η διάστρωση και η συμπύκνωσή του είναι τέλεια όπως τέλεια είναι και η τελική του εμφάνιση. (2) Δεν χρειάζεται πια συμπύκνωση, ακόμα και σε στοιχεία που οι συμβατικές μέθοδοι συμπύκνωσης δεν μπορούσαν να βρουν εφαρμογή λόγω πολυπλοκότητας των ξυλοτύπων. (3) Ο χρόνος κατασκευής μειώνεται καθώς οι αναγκαίες εργασίες κατά τη διάρκεια της σκυροδέτησης μειώνονται. (4) Μπορούν να κατασκευαστούν πολύπλοκα στοιχεία από σκυρόδεμα με απόλυτη ακρίβεια. (5) Μειώνεται δραστικά η ανάγκη παρουσίας προσωπικού κατά τη διάρκεια της σκυροδέτησης (6) Υπάρχει μείωση του θορύβου λόγω της απουσίας δόνησης, ο οποίος στη περίπτωση των μονάδων προκατασκευής είναι πολύ υψηλός. (7) Τελευταίο και σημαντικότερο: Υπάρχουν και οικονομικά οφέλη από τη χρήση του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος, όπως έδειξε έρευνα των Ολλανδικών βιομηχανιών προκατασκευής, οι οποίες με την από κοινού ανάπτυξη της τεχνολογίας του Αυτοσυμπυκνούμενου Σκυροδέματος επέτυχαν την μείωση του συνολικού κόστους ανά κυβικό σκυροδέματος στο τελικό προϊόν και, βέβαια, την εκτόξευση των κερδών τους.σελ. 5 / 6 Επίλογος Πρόκειται σίγουρα για μία επανάσταση στο χώρο του σκυροδέματος αλλά και των κατασκευών γενικότερα. Όλα τα στοιχεία που παρατέθηκαν παραπάνω συγκλίνουν στο οτι θα βιώσουμε μία νέα εποχή, όπου η ποιότητα θα κυριαρχεί Το ερώτημα που ανακύπτει είναι πότε θα βιώσουμε την επανάσταση αυτή στην Ελλάδα. Από την ενασχόλησή μου στο χώρο του σκυροδέματος και με το συγκεκριμένο θέμα, η άποψή μου είναι οτι θα περάσουν τουλάχιστον δύο με τρία χρόνια μέχρι να εμφανιστούν εφαρμογές με Αυτοσυμπυκνούμενο Σκυρόδεμα στην Ελλάδα. Δυστυχώς η ευκαιρία για ανάπτυξη και εφαρμογή του προϊόντος στα Ολυμπιακά αλλά και στα άλλα μεγάλα έργα υποδομής που πραγματοποιούνται στη χώρα μας, χάθηκε.Βιβλιογραφία (1) EFNARC: Specifications and Guidelines for Self Compacting Concrete, February 2002 (2) Masahiro Ouchi: History of Development and Applications of Self Compacting Concrete in Japan, International Workshop on SCC, August 1998, Japan (3) MAC Beton Hellas S.A. - MAC SpA: Il Calzestruzzo Reodinamico (4) IR. A.P. Pilekenrod: SCC Will Boost Profits (5) The Advanced Concrete and Masonry Center – Self Compacing Concrete –University of Paisleyσελ. 6 / 6
Εισάγετε το όνομά σας. *
Εισάγετε το e-mail σας. *
Μήνυμα
Κάντε ένα σχόλιο για το άρθρο. Το μήνυμα σχολίου σας θα δημοσιοποιηθεί μετά από έγκριση από την αρμόδια Επιτροπή.
*

Σφάλμα

Εισάγετε το όνομά σας.

Σφάλμα

Εισάγετε το e-mail σας.

Σφάλμα

Εισάγετε μήνυμα σχολίου.

Σφάλμα

Προέκυψε ένα λάθος κατά την αποστολή του σχολίου σας, παρακαλώ δοκιμάστε ξανά αργότερα.

Μήνυμα

Το μήνυμα σχολίου απεστάλη επιτυχώς. Θα δημοσιευτεί το συντομότερο δυνατό μετά την έγκριση του από την αρμόδια Επιτροπή.