Τεχνολογία Δομικών Υλικών ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Τεχνολογία Δομικών Υλικών

Σκυρόδεμα – Ιστορία 1824 – Ανακάλυψη του τσιμέντου Portland από τον Άγγλο Aspdin 1886 – Πρώτος περιστροφικός φούρνος όπτησης τσιμέντου 1889 – κατασκευάζεται η πρώτη γέφυρα από σκυρόδεμα. 1936 – κατασκευή πρώτου φράγματος από σκυρόδεμα

Σκυρόδεμα – Πρώτες ύλες Τσιμεντοπολτός Τσιμέντο Νερό Αδρανή Πρόσθετα

Σκυρόδεμα – Πλεονεκτήματα Εξαιρετική αντοχή Δυνατότητα μεταβολής ιδιοτήτων με αλλαγή σύνθεσης Εύκολη μορφοποίηση Χαμηλό κόστος Συνδυασμός με χάλυβα

Σκυρόδεμα – Δομή Ανομοιογενής και περίπλοκη δομή. Μακροσκοπικά διακρίνονται δύο φάσεις Αδρανή Ενυδατωμένος τσιμεντοπολτός Μακροσκοπικά διακρίνεται μια ακόμη φάση η μεταβατική ζώνη. Περιοχή διεπιφάνειας μεταξύ αδρανών και τσιμεντοπολτού πάχους 10-50 μm.Αποτελεί την ασθενέστερη ζώνη και επηρεάζει την μηχανική αντοχή του σκυροδέματος.

Μεταβατική Ζώνη C-S-H: Ένυδρο πυριτικό Ασβέστιο CH :Υδροξείδιο Ασβεστίου

Σκυρόδεμα – Ιδιότητες Στερεού σκυροδέματος Νωπού σκυροδέματος Μηχανική αντοχή Ερπυσμός Συστολή ξήρανσης Θερμική αγωγιμότητα Θερμική διαστολή Απορρόφηση ακτινοβολίας Νωπού σκυροδέματος Εργάσιμο Απόμειξη Εξίδρωση

Αντοχή σκυροδέματος Ως αντοχή στο σκυρόδεμα ορίζεται η μέγιστη τάση που μπορεί να μεταφέρει το υλικό. Η θλιπτική αντοχή αποτελεί την κυριότερη ιδιότητα του σκυροδέματος.

Σκυρόδεμα – Μέτρηση αντοχής Συσκευή προσδιορισμού αντοχής σε θλίψη

Παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή του σκυροδέματος Λόγος Νερού – Τσιμέντου (Ν/Τ)‏ Εγκλωβισμένος αέρας. Τύπος τσιμέντου. Αδρανή. Νερό ανάμιξης Πρόθετα. Συνθήκες συντήρησης (χρόνος, υγρασία, θερμοκρασία)‏

Κατηγορίες Σκυροδέματος fck Χαρακτηριστική αντοχή σκυροδέματος. Εκείνη η τιμή της αντοχής σε θλίψη κάτω της οποίας υπάρχει 5% πιθανότητα να βρεθεί η τιμή της αντοχής (f28) ενός τυχαίου δοκιμίου.

Εργάσιμο σκυροδέματος Σύνθετη ιδιότητα που εκφράζει τη ρευστότητα, πλαστικότητα και ικανότητα πρόσφυσης του σκυροδέματος. Η αποτίμηση του εργάσιμου γίνεται με τις δοκιμασίες: Κάθισης Εξάπλωσης

Σκυρόδεμα – Μέτρηση εργάσιμου Συσκευή κάθισης Συσκευή εξάπλωσης

Σκυρόδεμα – Κατηγορίες κάθισης

Παράγοντες που επηρεάζουν το εργάσιμο Ποσοστό νερού. Ποσοστό και λεπτότητα τσιμέντου. Μορφή, κοκκομετρία αδρανών. Παρουσία πρόσθετων. Θερμοκρασία. Χρόνος

Απόμιξη Ως απόμιξη ορίζεται ο διαχωρισμός των συστατικών του σκυροδέματος λόγω διαφοράς ειδικού βάρους.

Εξίδρωση Το φαινόμενο κατά το οποίο το νερό, το τσιμέντο και τα λεπτόκοκκα συστατικά συγκεντρώνονται στην επιφάνεια του σκυροδέματος. Αποτέλεσμα της εξίδρωσης είναι η εμφάνιση στη επιφάνεια λεπτής στρώσης τσιμεντοκονιάματος μικρής αντοχής.

Μελέτη Σύνθεσης Σκυροδέματος Αποσκοπεί στον σωστό υπολογισμό των ποσοτήτων τσιμέντου, αδρανών, νερού, και προσθέτων ώστε να προκύψει σκυρόδεμα με το ελάχιστο κόστος, ικανοποιώντας συγκεκριμένες απαιτήσεις. Τα δεδομένα του προβλήματος είναι: Κάθιση, απαιτούμενη αντοχή, μέγιστος κόκκος αδρανών, ελάχιστη περιεκτικότητα τσιμέντου, μορφή δοκιμίων και τυχόν ειδικές απαιτήσεις.

Υπολογισμός Σύνθεσης Σκυροδέματος Λόγος Ν/Τ από επιθυμητή αντοχή και κανονισμούς. Νερό από επιθυμητό εργάσιμο. Τσιμέντο από 1 και 2. Έλεγχος ελάχιστης ποσότητας τσιμέντου. Υπολογισμός ποσοτήτων αδρανών. Έλεγχος εργάσιμου και αντοχής. Διόρθωση.

Κατηγορίες Σκυροδεμάτων Κοινά ή συνήθη σκυροδέματα φ.β. 2.000 – 2500 kg/m3. Ελαφρά σκυροδέματα φ.β 300 – 2000 kg/m3. Βαριά σκυροδέματα φ.β. 3000 – 5000 kg/m3.

Πρόσθετα σκυροδέματος Υλικά που προστίθενται στο σκυρόδεμα με στόχο τη βελτίωση ή τον έλεγχο ορισμένων ιδιοτήτων του σκυροδέματος. Χημικά πρόσθετα επιφανειακής τάσης Αερακτικά Ρευστοποιητικά Υπερρευστοποιητικά Χημικά πρόσθετα ελέγχου πήξης Επιταχυντικά πήξης Επιβραδυντικά πήξης Ορυκτά πρόσθετα Στεγανοποιητικά

Αερακτικά Η δράση τους συνίσταται στη δημιουργία φυσαλίδων αέρα στη μάζα του τσιμεντοπολτού. Χρησιμοποιούνται στην παραγωγή κυψελωτού σκυροδέματος και για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος σε εναλλαγές ψύξης – απόψυξης. Δευτερευόντως για βελτίωση του εργάσιμου.

Ρευστοποιητικά Αυξάνουν τη ρευστότητα του τσιμεντοπολτού χωρίς μείωση της αντοχής. Συνήθως προκαλούν και επιβράδυνση της πήξης.

Υπερρευστοποιητικά Αυξάνουν τη ρευστότητα 3-4 φορές περισσότερο από τα συνήθη ρευστοποιητικά. Χρησιμοποιούνται στα σκυροδέματα υψηλής αντοχής.

Επιταχυντικά πήξης Χρησιμοποιούνται για: Σκυροδέτηση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Προκατασκευασμένα στοιχεία. Γρήγορη ανάπτυξη αντοχών. Συνηθέστερο χρησιμοποιούμενο υλικό το CaCl2.

Επιβραδυντικά πήξης Χρησιμοποιούντα συνήθως για σκυροδέτηση σε υψηλές θερμοκρασίες και για σκυροδέτηση που απαιτεί περισσότερο χρόνο. Επιβραδυντικές ιδιότητες εμφανίζει η γύψος και η ζάχαρη.

Ορυκτά πρόσθετα Βελτιώνουν το εργάσιμο του σκυροδέματος και μειώνουν τον κίνδυνο απόμιξης και εξίδρωσης. Μειώνουν την θερμότητα ενυδάτωσης. Βελτιώνουν την αντοχή. Φυσικές πουζολάνες. Ιπτάμενη τέφρα. Σκουριές υψικαμίνων. Πυριτική παιπάλη.

Στεγανοποιητικά Η δράση τους αποσκοπεί στη μείωση του πορώδους με μείωση του λόγου Ν/Τ και στον περιορισμό της απόμιξης. Ως στεγανοποιητικά χρησιμοποιούνται: Λεπτόκοκκα αδρανή που γεμίζουν τους πόρους. Ανόργανα υλικά που κατά την ενυδάτωση διογκώνονται (π.χ. άργιλος)‏ Υδρόφοβες και υδροαπωθητικές ενώσεις. Η χρήση τους μπορεί να επιφέρει μείωση της αντοχής.

Ελαφρά Σκυροδέματα Σκυροδέματα με ελαφρά αδρανή Κυψελωτά σκυροδέματα

Σκυροδέματα με ελαφρά αδρανή Ελαφροσκυροδέματα που παρασκευάζονται με τη χρήση ελαφρών αδρανών φυσικών ή τεχνητών. Κισσηρομπετόν Περλομπετόν Σκωριοκισσηρομπετόν

Κυψελωτά σκυροδέματα Σκυροδέματα που δεν περιέχουν χονδρόκοκκα αδρανή και έχουν πορώδη ιστό που δημιουργείται με τη διασπορά αέρος ή αερίου με τη μορφή μικρών φυσσαλίδων στη μάζα του. Αερομπετόν. Χρησιμοποιούνται χημικά πρόσθετα που παράγουν αέρια, όπως σκόνη αλουμινίου ή σιδήρου, υπεροξείδιο του υδρογόνου με υποχλωριώδες ασβέστιο, ανθρακασβέστιο. Π.χ. 2 Al + 3 Ca(OH)2 2CaO +Al2O3 +3H2 Αφρομπετόν. Χρησιμοποιούνται ουσίες, όπως σουλφονωμένους υδρογονάνθρακες, φυσικές ρητίνες κλπ Οι ουσίες αυτές μειώνουν την επιφανειακή τάση του νερού με αποτέλεσμα τη δημιουργία μικροσκοπικών φυσσαλίδων αέρα. Οι ουσίες αυτές αποκαλούνται και air entraining agents.

Ιδιότητες Ελαφρών Σκυροδεμάτων Τα ελαφροσκυροδέματα σε σχέση με τα κοινά σκυροδέματα παρουσιάζουν: Μεγαλύτερο πορώδες Μικρότερο φαινόμενο ειδικό βάρος Μικρότερη αντοχή Καλύτερες θερμομονωτικές και ηχομονωτικές ιδιότητες Καλύτερο εργάσιμο Υψηλότερο κόστος

Χρήσεις ελαφρών σκυροδεμάτων Θερμομόνωση Ηχομόνωση Γέμισμα δαπέδων Δημιουργία κλίσεων στο μπετόν

Ινοπλισμένο σκυρόδεμα Περιέχει εκτός από τσιμέντο, νερό αδρανή και τυχόν πρόσθετα και ίνες. Οι ίνες είναι συνήθως μικρού μήκους (μερικών εκατοστών) και μικρής διαμέτρου (κλάσματα του mm). Διασκορπίζονται στη μάζα του σκυροδέματος σε ποσοστό 1- 3%. Παρασκευάζονται από χάλυβα, γυαλί, πολυπροπυλένιο, άνθρακα κλπ. Σκοπός τους είναι ο περιορισμός της ρηγμάτωσης του σκυροδέματος και η μικρή αύξηση της αντοχής του.

Ινοπλισμένο σκυρόδεμα Ίνες χάλυβα Ίνες πολυπροπυλενίου