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, 14 Αυγούστου 2020

Η χρήση προσθέτων σκυροδέματος για την βελτίωση των χαρακτηριστικών του, είναι οικονομικότερη από αυτήν που θα προέκυπτε εάν εχρησιμοποιείτο για τον λόγο αυτό αύξηση της ποσότητος του τσιμέντου και της άμμου, με ταυτόχρονη διατήρηση του λόγου Ν/Τ σταθερού.

Πρόσθετα σκυροδέµατος Νικ. Μαρσέλλος Πολ. Μηχανικός ΕΜΠ1.ΕισαγωγήΒασική ιδιότητα του νωπού σκυροδέµατος, είναι η εργασιµότητά του. Αυτή εξαρτάται κυρίως από τον λόγο Νερού προς Τσιµέντο (Ν/Τ) και δευτερευόντως από τις άλλες πρώτες ύλες, µε κρισιµότερη την άµµο και το ποσοστό παιπάλης (φίλλερ) της άµµου. Η εργασιµότητα µπορεί να βελτιωθεί µε την χρήση υπερρευστοποιητικών ή άλλων προσθέτων σκυροδέµατος τα οποία αναµιγνύονται σ' αυτό είτε στο έργο είτε στο µίξερ. Στην συνέχεια παρουσιάζονται διάφορες µέθοδοι βελτίωσης των χαρακτηριστικών του σκυροδέµατος, που ταυτόχρονα βελτιώνουν και την αντοχή και την ανθεκτικότητα του (durability), µειώνουν την διαπερατότητα, την αντλησιµότητα, τον χρόνο µεταφοράς - επεξεργασίας του σκυροδέµατος ακόµη και την µορφή της επιφάνειας του (εµφανές σκυρόδεµα) ή την αισθητική του (αρχιτεκτονικό σκυρόδεµα). Η χρήση προσθέτων σκυροδέµατος για την βελτίωση των χαρακτηριστικών του, είναι οικονοµικότερη από αυτήν που θα προέκυπτε εάν εχρησιµοποιείτο για τον λόγο αυτό αύξηση της ποσότητος του τσιµέντου και της άµµου, µε ταυτόχρονη διατήρηση του λόγου Ν/Τ σταθερού.Επίδραση του λόγου νερό/τσιµέντο στην θλιπτική αντοχή και την διαπερατότητα του σκυροδέµατος2.To πρόβληµα∆ύο είναι συνήθως τα προβλήµατα στο εργοτάξιο: α.Το εργοτάξιο είναι αποµακρυσµένο και δεν επαρκεί ο προβλεπόµενος από τον ΚΤΣ-97 χρόνος µεταφοράς, που είναι 1 1/2 ώρα. Τι κάνει κανείς;β.Απαιτείται κατασκευή στοιχείων µε λεπτή διατοµή µε πολλά σίδερα και το σκυρόδεµα "δεν περνάει". Τι κάνει κανείς;Στο πρώτο ερώτηµα µια από τις λύσεις είναι η προσθήκη επιβραδυντικού (retarder) στο µίξερ, στο συγκρότηµα παραγωγής σκυροδέµατος. Αυτό προστίθεται συνήθως στο νερό αναµίξεως του σκυροδέµατος, σε ποσότητες 0,2% εώς 0,4% κατά βάρος του τσιµέντου, και, κατά τον ΚΤΣ-97 και το ΕΛΟΤ-346, αυξάνει κατά 20 λεπτά τον χρόνο µεταφοράς του σκυροδέµατος.1/6 Στο δεύτερο ερώτηµα δύο είναι οι συνηθέστερες λύσεις: είτε να παρεγγελθεί "γαρµπιλοµπετόν", δηλαδή σκυρόδεµα µε µικρότερο µέγιστο κόκκο, περίπου 18-20mm, είτε να αυξηθεί λίγο η άµµος, 3 να προστεθούν 10-20 kg τσιµέντο/m και να αυξηθεί η εργασιµότητά του σκυροδέµατος µε προσθήκη, κατά προτίµηση στο έργο, απ' ευθείας στο σκυρόδεµα, κάποιου υπερ-ρευστοποιητικού, σε ποσότητες από 0,4% - 0,8% κατά βάρος του τσιµέντου, και η αύξηση της κάθισης (slump).3.Μια πρώτη παρουσίαση των προσθέτωνΤα πρόσθετα σκυροδέµατος, πρωτοχρησιµοποιήθηκαν στην Ελλάδα και ιδιαίτερα στα έργα των Ελληνικών Τεχνικών Εταιρειών στο εξωτερικό (Τζέντα, Περσία κ.λ.π.) την δεκαετία του 1970. Το πρώτο πρόσθετο που χρησιµοποιήθηκε ήταν της σειράς POZZOLITH-100 και αµέσως µετά το "CHEM-1". Σιγά-σιγά η αγορά ξέφυγε από τα παραπάνω επιβραδυντικά (κυρίως) και άρχισε να πειραµατίζεται, γύρω στο 1980, µε τα πρώτα "πλαστικοποιητικά", "ρευστοποιητικά" και "υπερρευστοποιητικά". Χαρακτηριστικα προϊόντα αυτής της εποχής ήταν το RHEOBUILD-561, το CHEMSPL, το SIKAMENT-150 και το "διαφορετικό" υπερ-ρευστοποιητικό της SKW, το MELMENT L 10. ηςΓύρω στο 1990 άρχισαν τα πρόσθετα 3 γενιάς, τα ακρυλικά, και στο τέλος της δεκαετίας, τα ης λεγόµενα 4 γενιάς, ενώ ταυτόχρονα δραστηριοποιήθηκαν και άλλες εταιρείες όπως η GRACE και τελευταία η ISOMAT, η MAPEI και η PRODIS. Έτσι κυκλοφόρησαν στα Μεγάλα Έργα πρόσθετα όπως το POSSOLITH-132 το RHEOBUILD 1-2, τα GLENIUM από την MAC BETON Hellas, το BV43 και τα CHEMIUM από την ∆ΟΜΥΛΚΟ, το Sikamentl-1 από την Sika Hellas, η σειρά WARDΑ της GRACE, το ΟΡΤΙΜΑ-100 της Chryso κ.λ.π.Εξέλιξη της δράσης των υπερευστοποιητών ανάλογα την χηµική τους βάση.Όλα τα παραπάνω αναφέρονται ενδεικτικά και ενηµερωτικά χωρίς κάποια σειρά αξιολόγησης, ενώ µια πλήρης παρουσίαση γίνεται από τις ίδιες τις Εταιρείες παραγωγής και εµπορίας στο αντίστοιχο τµήµα και στις καταχωρήσεις τους. Τέλος αναφέρεται το λεγόµενο "Delvo-system" που χρησιµοποιήθηκε στο εκτοξευόµενο σκυρόδεµα στο Μετρό Αθηνών. Το σύστηµα αυτό περιλαµβάνει έναν σταθεροποιητή (stabilizer), ο οποίος διακόπτει την διαδικασία πήξης του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και έναν ενεργοποιητή (activator), ο οποίος αναµειγνύεται µετά από 10-20 ώρες (έως και 72) και επανεργοποιεί την διαδικασία πήξης. Στο άρθρο αυτό δεν γίνεται αναφορά στα στεγανοποιητικά µάζης του σκυροδέµατος. Είναι πεποίθηση του γράφοντος ότι πολύ καλύτερη δουλειά, για την µείωση της υδατοπερατότητος, 3 επιτυγχάνεται µε την µείωση του λόγου Ν/Τ στο 0,50, προσθήκη 350 kg/m "κοινού" τσιµέντου και προσθήκη επιτόπου ενός υπερ-ρευστοποιητικού.2/6 4. α.Τεχνικές προδιαγραφές για τα πρόσθετα Πρόσθετα σκυροδέµατος.Τόσο τα επιβραδυντικά όσο και τα ρευστοποιητικά πρέπει να ικανοποιούν τις απαιτήσεις της ειδικής προδιαγραφής του ΚΕ∆Ε / ΥΠΕΧΩ∆Ε ΣΚ-308 (§ 4.5.7 του ΚΤΣ-97). Η προδιαγραφή αυτή βασίζεται στην Αµερικανική προδιαγραφή ASTM-C 494. Τα υπερ-ρευστοποιητικά πρόσθετα που χρησιµοποιούνται για την παραγωγή ρευστού σκυροδέµατος (flowing concrete), πρέπει να συµφωνούν µε τις απαιτήσεις της προδιαγραφής ΣΚ-316, που βασίζεται στο ASTM-C 2031. Η µέθοδος µε την οποία µετράται η εργασιµότητα του σκυροδέµατος είναι η δοκιµή καθίσεως (slump test) που πραγµατοποιείται σύµφωνα µε την µέθοδο ελέγχου ΣΚ-309. Με την έλευση του Προτύπου ΕΛΟΤ ΕΝ 934-2, οι ως άνω διατάξεις ΣΚ πρέπει να είχαν προ πολλού καταργηθεί ή να είχαν προσαρµοσθεί προς το Ευρωπαϊκό Πρότυπο. Επισηµαίνεται ότι σύµφωνα µε την προσαρµογή του ΚΤΣ-97 στο Ευρωπαϊκό πρότυπα για το τσιµέντο ΕΛΟΤ ΕΝ 197-1, ισχύουν πλέον (5) κατηγορίες καθίσεως, οι οποίες, σύµφωνα µε τον Πίνακα 12.1.1.16. (ΦΕΚ/537/Β/1.5.02), έχουν ως εξής: Kατηγορία Καθίσεως S110- 40S250- 90S3100-150S4160-210S5β.Κάθιση (σε mm)>220Αερακτικά πρόσθεταΤα αερακτικά πρόσθετα πρέπει να συµφωνούν µε τις απαιτήσεις της ειδικής προδιαγραφής ΣΚ-307 που βασίζεται στην Αµερικανική προδιαγραφή ASTM-C260. Τα αερακτικά χρησιµοποιούνται υποχρεωτικά στο σκυρόδεµα σε περιοχές της χώρας κατηγορίες IV (π.χ. Φλώρινα, Νευροκόπι, κ.λ.π.) όπως αυτές ορίζονται στο ΕΛΟΤ-515, είτε η σκυροδέτηση αυτή γίνει χειµώνα, µε χαµηλή θερµοκρασία περιβάλλοντος, είτε το καλοκαίρι. Ο λόγος είναι ότι οι φυσαλίδες του αέρα λειτουργούν προληπτικά, "ανακουφιστικά" στο σκυρόδεµα για να γίνεται εκτόνωση του νερού που βρίσκεται στα τριχοειδή της µάζας του σκυροδέµατος, σε περίπτωση θερµοκρασιών, κάτω του µηδενός. Στον Πίνακα 12.8.4 του ΚΤΣ-97 η περιεκτικότητα σε αέρα του νωπού µίγµατος καθορίζεται ως εξής: Σκυρόδεµα µεγίστου κόκκουΠεριεκτικότητα αέρα (%)8 mm ή 3/8" 16 mm ή 1/2"4,531,5 mm ή 1"3,563 mm 1 ½"γ.6,03,0ΣτεγανωτικάΚυκλοφορούν πολλά στεγανοποιητικά µάζης στην αγορά. Οπως τονίσθηκε στην προηγούµενη παράγραφο, ο γράφων δεν συνιστά την χρήση τους. Σύµφωνα µε την § 6.9 του ΚΤΣ-97, απαγορεύεται η προσθήκη στεγανοποιητικών στο µίγµα µετά την αποµάκρυνση του αυτοκινήτου από τον αναµικτήρα. Η προσθήκη τους µπορεί να γίνει µόνον στο µίξερ του συγκροτήµατος παραγωγής σκυροδέµατος, αφού έχει ληφθεί υπόψη η ανάµιξή τους στην µελέτη συνθέσεως του σκυροδέµατος.3/6 5.Εφαρµογές των προσθέτωνα.ΕπιβραδυντικάΤα επιβραδυντικά χρησιµοποιούνται για την επιβράδυνση της πήξης και για την παράταση του χρόνου χρησιµοποιήσεως του σκυροδέµατος κατά 20' (ΕΛΟΤ-346, § 2.3β). Λειτουργούν επίσης "ανακουφιστικά" για το φαινόµενο της απώλειας κάθισης (loss of slump) και επιτυγχάνουν µικρότερους ρυθµούς µείωσης της τιµής της κάθισης. Σηµειώνεται ότι η χρήση τσιµέντων τύπου II (ποζολανικών κ.λ.π.) λειτουργεί και αυτή θετικά ως προς την µείωση του ρυθµού πήξεως του σκυροδέµατος, σε σχέση µε τα αµιγή Πόρτλαντ τσιµέντα τύπου I. Παίζει ρόλο και το είδος της Ποζολάνης (π.χ. Μηλαϊκή Γη ή Ιπτάµενη τέφρα κ.λ.π.). Υπάρχουν "ενδιάµεσα" πρόσθετα που έχουν και επιβραδυντική δράση και ρευστοποιητική, τα οποία για κατηγορίες σκυροδέµατος µέχρι και C20/25, µπορούν να δώσουν λύσεις για εργασιµότητες κατηγορίας S3 (κάθιση 10-15 cm). Χαρακτηριστικά παραδείγµατα αυτών των προσθέτων είναι το POZZOLITH-132 της MAC BETON, το BV-43 της ∆ΟΜΥΛΚΟ κ.λ.π. Οι δοσολογίες των καθαρώς επιβραδυντικών κυµαίνονται από 0,2% - 0,4% και οι τιµές τους από 0,25 € - 0,50 € /lit. Το ειδικό βάρος είναι περίπου 1,15 και γι' αυτό πρέπει να δίνεται προσοχή αν η τιµή δίδεται σε €/kg ή σε €/lit. Σε περίπτωση υπερ-δοσολογίας επιβραδυντικού πρέπει να κρατηθεί η επιφάνεια του σκυροδέµατος "υγρή" και να εµποδιστεί η εξάτµιση του νερού ανάµιξης, µε συνεχές κατάβρεγµα της επιφανείας (π.χ. υγρές λινάτσες). Συνήθως µία υπερδοσολογία της τάξεως του 0,3% (συνολικά δηλαδή 0,6%) προκαλεί επιβράδυνση της πήξης του σκυροδέµατος που υποχωρεί µετά από 3-4 ηµέρες. Οµως πρέπει να γίνει αργότερα έλεγχος της σκληρύνσεως του σκυροδέµατος επί τόπου, στην αρχή µε έµµεσες µεθόδους (π.χ. κρουσίµετρα) και ίσως µετά 1 µήνα µε κάποια 2-3 καρώτα, όταν υπάρχει υποψία. Τα "ενδιάµεσα" πρόσθετα µπαίνουν σε µεγαλύτερες δοσολογίες, 0,4% - 0,8%, έχουν υψηλότερη τιµή, 0,40 € - 0,80 € / lit και, βέβαια, καλύτερες επιδόσεις, ιδιαίτερα στην αύξηση της εργασιµότητος του σκυροδέµατος, από S2 σε S3 και µε µικρότερη απώλεια κάθισης. Όλα τα παραπάνω εξαρτώνται ιδιαίτερα από τον τύπο του τσιµέντου (τύποι I, II, IV), το είδος της ποζολάνης, και φυσικά από την θερµοκρασία περιβάλλοντος. Γι' αυτό και είναι υποχρεωτικά τα δοκιµαστικά αναµίγµατα και οι µελέτες συνθέσεως σκυροδέµατος πριν την χρήση του στο έργο, τόσο γιατί αυτό προβλέπεται από τον ΚΤΣ-97 (§ 5.2.1.5) αλλά και επειδή κανείς δεν µπορεί να προβλέψει τις επιδόσεις τους χωρίς δοκιµαστικά αναµίγµατα.β.Υπερ-ρευστοποιητικάΤα υπερ-ρευστοποιητικά πρόσθετα χρησιµοποιούνται για την αύξηση της εργασιµότητος του σκυροδέµατος από κάθιση 8,0 - 10,0 cm (κατηγορία S2) σε 16,0 - 18,0 cm (κατηγορία S4), που είναι απαραίτητη σε περιπτώσεις πυκνού οπλισµού και λεπτών διατοµών. Όπως προαναφέρθηκε, πρέπει να εξαντληθούν και όλα τα περιθώρια που παρέχουν οι διατάξεις του ΕΚΩΣ 2000 και Ε.Α.Κ. 2000 σχετικά µε την τοποθέτηση των οπλισµών (π.χ. σε διπλή σειρά εντός πλακοδοκού), ώστε να είναι δυνατή η διείσδυση του δονητή στη µάζα του σκυροδέµατος, µε ταυτόχρονη πιθανή µείωση του µεγίστου κόκκου από 31,5 mm σε 18-20 mm (γαρµπιλοµπετόν) ώστε να µπορεί να περάσει το σκυρόδεµα µέσα από τα σίδερα. Οι δοσολογίες στα "κλασσικά" υπερ-ρευστοποιητικά είναι συνήθως 0,5% - 1,5% κατά βάρος του τσιµέντου, η τιµή τους από 0,50 € - 1,20 € /lit και το ειδικό τους βάρος 1,15. Όπως και για τα επιβραδυντικά, απαιτούνται δοκιµαστικά αναµίγµατα και µελέτες συνθέσεως (§ 5.2.1.5. του ΚΤΣ-97). Σε περίπτωση µικρής υπερ-δοσολογίας, οι επιπτώσεις εδώ είναι πιο ήπιες, αλλά τα µέτρα (παρεµπόδισης της εξάτµισης του νερού) παραµένουν ίδια. ηςηςΣήµερα στην αγορά επικρατούν τα υπερ-ρευστοποιητικά 3 ή 4 γενιάς που ήδη χρησιµοποιήθηκαν στο Μετρό, στο Αεροδρόµιο Σπάτων, στην γέφυρα Ρίου-Αντιρρίου κ.λ.π.4/6 ΧΗΜΙΚΗ ΒΑΣΗΤυπική δοσολογία %Μείωση νερού %0,2-0,6Μέχρι 10 %Σουλφονική µελαµίνη1-3Μέχρι 20 %Σουλφονική ναφθαλίνη0,8-1,5Μέχρι 25 %Πολυκαρβοξυλικά0,5-1,5Μέχρι 40 %Τροποποιηµένα λιγνοσουλφονικάΓια τον λόγο αυτό είναι απαραίτητη η επαφή του κάθε ενδιαφερόµενου µε τους παραγωγούς και τους αντιπροσώπους των υπερ-ρευστοποιητικών αυτών, διότι υπάρχουν συνεχείς εξελίξεις έτσι ώστε να έχουν την τελευταία και καλύτερη δυνατή ενηµέρωση για τα πρόσθετα που ταιριάζουν στο πρόβληµα τους. Τυπικές εφαρµογές υπερ-ρευστοποιητικών κάθισης αφορούν τα παρακάτω είδη εργασιών. Θεµελιώσεις Πάσσαλοι (φρεατοπάσσαλοι)κάθιση 18-20 cmΣτέγες (κεκλιµένες)κάθιση 6-8 cm∆οκοί, υποστυλώµατακάθιση 13-15 cmΠλάκεςκάθιση S3Τεχνητοί ογκόλιθοιγ.κάθιση S2κάθιση S2Αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα (self-compacting concrete).Μια νέα κατηγορία προσθέτων αφορούν το αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα (self-compacting concrete - SCC), το οποίο συµπυκνώνεται χωρίς δονητές και η εργασιµότητά του αντιστοιχεί σε κατηγορία κάθισης S5 (22,0 - 25,0 cm), χωρίς να υπάρχει καµία τάση για απόµιξη. Προδιαγραφές για το υλικό SCC έχουν συνταχθεί από την EFNARC (www.efnarc.org). Μια τυπική σύνθεση C20/25 περιέχει 300 kg τσιµέντο Π/42,5 ενώ προστίθενται 200 kg ασβεστολιθικής παιπάλης, 1.070 kg άµµου και γαρµπίλι, 170 kg νερό και δύο χηµικά πρόσθετα (Α, Β) σε αναλογία 3 3,0 kg/m το καθένα. Πληροφορίες στα τµήµατα marketing των Εταιρειών Τσιµέντου και Προσθέτων.6.Συµπεράσµατα Είναι φανερό ότι τα πρόσθετα ανοίγουν πολλές προοπτικές και λύνουν πάρα πολλά προβλήµατα στο Εργοτάξιο, αρκεί να ξέρει κανείς να τα χρησιµοποιεί σωστά. ∆εν πρέπει να γίνεται καµία χρήση προσθέτου χωρίς να έχει προηγηθεί δοκιµαστικό ανάµιγµα µε τα υλικά του έργου, τόσο στο εργαστήριο, όσο και στο συγκρότηµα παραγωγής σκυροδέµατος. Οι υπερ-δοσολογίες, που είναι συχνό φαινόµενο, πρέπει να αντιµετωπισθούν σωστά, µε τα µέτρα που προ-αναφέρθηκαν ή αυτά που αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Προσοχή στο κρύο: είναι το ισχυρότερο επιβραδυντικό, χρειάζονται µέτρα προστασίας (βλπ.Εθνικό Πρότυπο ΕΛΟΤ 515). Προσοχή επίσης στην επί 3' - 5' ανάµιξη στις γρήγορες στροφές (8-12 σ.α.λ.) στη περίπτωση προσθήκης υπερ-ρευστοποιητικού, επί τόπου στο έργο, στη βαρέλα (§ 6.9. του ΚΤΣ-97). Κανόνας: επιβραδυντικά και στεγανοποιητικά µπαίνουν µόνο στο µίξερ, στο συγκρότηµα παραγωγής σκυροδέµατος, ενώ τα υπερ-ρευστοποιητικά συνιστώνται να µπαίνουν επί τόπου στο έργο µε έντονη ανάµιξη του σκυροδέµατος στη βαρέλα.5/6 Το αυτοσυµπυκνούµενο σκυρόδεµα, το σκυρόδεµα ορυγµάτων (beton tranchee) κ.λ.π. αποτελούν τις µελλοντικές εφαρµογές των προσθέτων για ακόµη πιο ποιοτική κατασκευή, µε µεγαλύτερη αντοχή και ανθεκτικότητα (durability).7.Βιβλιογραφία ΚΤΣ-97 (ΦΕΚ/315/Β/17.4.97) Προσαρµογή ΚΤΣ-97 (ΦΕΚ/537/Β/1.5.02) ηΕκπαιδευτικά Σεµινάρια "ΚΤΣ-97", Νικ. Μαρσέλλος, έκδοση : π-systems (4 έκδοση/Σεπτ.2002) Οδηγός σκυροδέµατος ΣΕΛΚΑ Νικ. Μαρσέλλος: "Υπερδοσολογία επιβραδυντικού: και τώρα τι κάνω;", Περιοδικό ΤΕΧΝΙΚΑ, ιστοσελίδα www.e-archimedes.gr TEE: Κείµενο Οµάδας ΕργασίαςI. Παπαγιάννη : "Πρόσθετα σκυροδέµατος", Ειδικη έκδοση Συλλόγου Πολιτικών Μηχανικών Ελλάδος Mario Corradi, Rabinder Khurana, Roberta Magarotto, "Total Performance Control: An Innovative Technology for Improving Performances Of Fresh and Hardened Ready Mixed Concrete, ERMCO Congress, Ελσίνκι, Ιούνιος 2004, R&D Degussa Admixture Systems Europe6/6
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.