Λύσεις — Κεφάλαιο 10 · Σκυρόδεμα (σελ. 155) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 10 · Σκυρόδεμα (σελ. 155)

Απαντήσεις στις Ερωτήσεις του βιβλίου.

Πλεονεκτήματα ΚΑΙ μελέτη σύνθεσης

Ερώτηση: 1. Ποια πλεονεκτήματα του σκυροδέματος το επέβαλαν ως δομικό υλικό και ποιες είναι οι ιδιαιτερότητές του έναντι των άλλων; 2. Ποιες απαιτήσεις ικανοποιούμε με τη μελέτη σύνθεσης του σκυροδέματος και τι λαμβάνουμε υπόψη μας κατά τη σύνταξή της; 3. Ποιες βασικές αρχές μας οδηγούν στη σύνθεση του σκυροδέματος και κάθε πότε την αλλάζουμε;

Απάντηση:

• Πλεονεκτήματα: (α) υψηλή αντοχή σε θλίψη, (β) μεγάλη διάρκεια ζωής, (γ) δυνατότητα παρασκευής στον τόπο εφαρμογής, (δ) δυνατότητα επιλογής μίγματος ανάλογα με τη χρήση, (ε) χαμηλό κόστος κατασκευής, (στ) δυνατότητα συνεργασίας με άλλα υλικά (χάλυβας, γυαλί), (ζ) είναι εύπλαστο και με καλούπια παίρνει οποιαδήποτε μορφή.
• Ιδιαιτερότητες: ο χρόνος από τη φόρτωση μέχρι τη διάστρωση πρέπει να είναι μικρότερος από 2 ώρες· αν είναι σύμφωνο με τις απαιτήσεις αντοχής το μαθαίνουμε μετά τη θραύση δοκιμίων στις 28 ημέρες· μετά την παραγωγή του πρέπει να μεταφερθεί, να αντληθεί και να διαστρωθεί στους ξυλοτύπους.
• Απαιτήσεις που ικανοποιεί η μελέτη σύνθεσης: αντοχή σε θλίψη, αντλησιμότητα, υδατοστεγανότητα, αντοχή σε επιφανειακή φθορά, αντοχή στις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες κ.ά.
• Λαμβάνουμε υπόψη: τις απαιτήσεις της κατασκευής, τα διαθέσιμα υλικά, τις κλιματολογικές - τοπικές συνθήκες, την εργασιμότητα, την καλή εμφάνιση της τελικής επιφάνειας, την υδατοστεγανότητα (δεξαμενές, πισίνες), την αντλησιμότητα.
• Βασικές αρχές: ελαχιστοποίηση του κόστους (μικρότερη δυνατή ποσότητα τσιμέντου), μεγιστοποίηση της συνεκτικότητας (αύξηση αντοχής), μείωση του κονιάματος και αύξηση της αντοχής (μεγαλύτεροι κόκκοι αδρανούς).
• Πότε αλλάζει: γίνεται στην αρχή κάθε έργου και επαναλαμβάνεται όταν αλλάζει η πηγή προέλευσης των αδρανών ή του τσιμέντου, όταν τα αδρανή παρουσιάζουν διαφορετική διαβάθμιση και όταν η εργασιμότητα δεν ικανοποιεί τις απαιτήσεις του έργου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πλεονεκτήματα: αντοχή σε θλίψη, διάρκεια, παρασκευή επί τόπου, προσαρμογή μίγματος, χαμηλό κόστος, συνεργασία με άλλα υλικά, εύπλαστο· ιδιαιτερότητες: διάστρωση < 2 ώρες, έλεγχος στις 28 ημέρες, μεταφορά/άντληση· η μελέτη εξασφαλίζει αντοχή, αντλησιμότητα, στεγανότητα κ.ά.· αρχές: ελάχιστο τσιμέντο, μέγιστη συνεκτικότητα, μεγαλύτεροι κόκκοι· αλλάζει με αλλαγή πηγής υλικών, διαβάθμισης ή ανεπαρκή εργασιμότητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: απάντηση σε όλα τα σκέλη των τριών ερωτήσεων με τα στοιχεία του βιβλίου.

Μέγιστος κόκκος αδρανών (αριθμητικό)

Ερώτηση: 4. Ποια διάσταση πρέπει να έχει ο μέγιστος κόκκος των αδρανών σκυροδέματος που θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τοιχίου πάχους 10 cm στην περιοχή που αυτό συνδέεται με υποστύλωμα, του οποίου οι οπλισμοί απέχουν μεταξύ τους 3 cm;

Απάντηση:

• Κατά το βιβλίο ο μέγιστος κόκκος πρέπει: (α) να είναι μικρότερος από το 1/3 του μικρότερου πάχους του στοιχείου και (β) να είναι λίγο μικρότερος (5 mm) από την απόσταση των οπλισμών.
• (α) \( \dfrac{1}{3}\cdot100\,mm\approx33{,}3\,mm \).
• (β) \( 30-5=25\,mm \).
• Ισχύει ο αυστηρότερος περιορισμός: \( d_{max}=25\,mm \).

Σύνοψη: Ο μέγιστος κόκκος πρέπει να είναι περίπου 25 mm (κρίσιμη η απόσταση των οπλισμών: 30 − 5 = 25 mm < 33,3 mm).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: εφαρμογή και των δύο κανόνων του βιβλίου και επιλογή του μικρότερου.

Λόγος Ν/Τ

Ερώτηση: 5. Ποιος είναι ο λόγος νερού/τσιμέντου στον καθορισμό της αντοχής του σκυροδέματος και ποιο το ανώτερο όριο αυτού εάν πρόκειται για οπλισμένο;

Απάντηση:

• Η αναλογία σύνθεσης, κυρίως ο λόγος Ν/Τ (και ο τύπος του τσιμέντου), είναι ο πρώτος παράγοντας που επηρεάζει την αντοχή: περισσότερο νερό επιβραδύνει την πήξη και δίνει ελαττωμένη αντοχή, γι’ αυτό ο Ν/Τ δεν πρέπει να ξεπερνά τα όρια του πίνακα 10.2 (και για πολύ ρευστό σκυρόδεμα χρησιμοποιούμε ρευστοποιητικά αντί για νερό).
• Ανώτερα όρια (πίνακας 10.2): σκυρόδεμα επιχρισμένο 0,70· ανεπίχριστο 0,67· μειωμένης υδατοπερατότητας 0,58 (Τ = 350 Kg) ή 0,50 (Τ = 400 Kg)· μέσα στο νερό 0,60· μέσα στη θάλασσα 0,48.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο Ν/Τ είναι ο κύριος παράγοντας της αντοχής (αύξηση νερού → μείωση αντοχής)· ανώτερο όριο 0,70 για επιχρισμένο και 0,67 για ανεπίχριστο σκυρόδεμα (μικρότερο σε ειδικές συνθήκες).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σχέση Ν/Τ - αντοχής + όρια του πίνακα 10.2.

C30/37 ΚΑΙ κάθιση S1

Ερώτηση: 6. Περιγράψτε τι εκφράζει σκυρόδεμα κατηγορίας C30/37 και κάθισης S1.

Απάντηση:

• C30/37: κατηγορία σκυροδέματος κατά τον Κ.Τ.Σ. με βάση τη χαρακτηριστική αντοχή σε θλίψη \( f_{ck} \): ο πρώτος αριθμός (30 MPa) είναι η χαρακτηριστική αντοχή κυλινδρικού δοκιμίου Φ150 mm και ύψους 300 mm και ο δεύτερος (37 MPa) κυβικού δοκιμίου 150 × 150 × 150 mm (C = Concrete).
• S1: κατηγορία κάθισης (μέτρηση της εργασιμότητας) με κάθιση 10 - 40 mm.

Σύνοψη: (ενδεικτική) C30/37: f_ck = 30 MPa σε κύλινδρο και 37 MPa σε κύβο· S1: κάθιση 10 - 40 mm.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστή αντιστοίχιση των αριθμών σε κύλινδρο/κύβο + όρια της S1.

Υγρασία αδρανών

Ερώτηση: 7. Ποιος ο ρόλος της υγρασίας των αδρανών και πώς τη λαμβάνουμε υπόψη στη σύνθεση του σκυροδέματος;

Απάντηση:

• Η υγρασία που περικλείεται στα αδρανή προστίθεται στο νερό ανάμιξης και αυξάνει τον πραγματικό λόγο Ν/Τ, άρα μειώνει την αντοχή.
• Η μελέτη σύνθεσης γίνεται για ξηρά υλικά· γι’ αυτό η υγρασία των αδρανών αφαιρείται από το νερό που χρησιμοποιείται στη σύνθεση κατά την παραγωγή (οι παραγωγοί αδρανών οφείλουν να προσδιορίζουν την υγρασία τους).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αυξάνει το νερό του μίγματος· επειδή η σύνθεση μελετάται για ξηρά υλικά, αφαιρούμε την υγρασία των αδρανών από το νερό ανάμιξης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: επίδραση στον Ν/Τ + αφαίρεση από το νερό ανάμιξης.

Δόνηση ΚΑΙ συντήρηση

Ερώτηση: 8. Ποια η επίδραση στην τελική αντοχή του σκυροδέματος: α) της δόνησής του και β) της συντήρησής του;

Απάντηση:

• α) Δόνηση (συμπύκνωση): αμέσως μετά τη διάστρωση ελαττώνει το ποσοστό των πόρων και αποβάλλει τον εγκλωβισμένο αέρα, βελτιώνει τη συνάφεια χάλυβα - σκυροδέματος και την επικάλυψη του οπλισμού, άρα αυξάνει την αντοχή. Υπερβολική δόνηση (> 20 sec στο ίδιο σημείο) προκαλεί απόμιξη και μειώνει την αντοχή.
• β) Συντήρηση: διατηρεί ευνοϊκές συνθήκες (ιδανική θερμοκρασία 20 °C, αντικατάσταση του νερού που εξατμίζεται με διαβροχή, πλημμύρισμα, λινάτσα ή ειδικό υγρό), ώστε οι αντιδράσεις ενυδάτωσης να εξασφαλίσουν την τελική αντοχή. Είναι υποχρεωτική και διαρκεί επτά ημέρες στην πρώτη φάση· χωρίς αυτή δημιουργούνται ρωγμές που μειώνουν τη στεγανότητα και την αντοχή.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η σωστή δόνηση αυξάνει την αντοχή (λιγότεροι πόροι, καλή συνάφεια), η υπερβολική προκαλεί απόμιξη· η συντήρηση εξασφαλίζει την τελική αντοχή, ενώ η έλλειψή της προκαλεί ρωγμές και μείωση αντοχής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: θετική επίδραση και των δύο + κίνδυνος απόμιξης/ρωγμών.

Ξεκαλούπωμα ΚΑΙ τύπος τσιμέντου

Ερώτηση: 9. Πότε ξεκαλουπώνουμε ευκολότερα μια κατασκευή: α) όταν χρησιμοποιούμε τσιμέντο τύπου Portland ή β) Portland Ελληνικού τύπου;

Απάντηση:

• Οι ξυλότυποι αφαιρούνται μόνο όταν το σκυρόδεμα αποκτήσει αρκετή αντοχή. Κατά τον πίνακα του βιβλίου οι ελάχιστοι χρόνοι είναι μικρότεροι για τσιμέντο τύπου I (Portland) απ’ ό,τι για τύπου II (Portland με ποζολάνη): πλευρικοί ξυλότυποι 2 έναντι 3 ημερών, ξυλότυπος δοκών/πλακών 5 έναντι 8, δοκοί/πλάκες > 5 m 10 έναντι 16 ημερών.
• Το Portland Ελληνικού τύπου περιέχει ποζολάνη (θηραϊκή γη), που αναπτύσσει αντοχή βραδύτερα· άρα ξεκαλουπώνουμε ευκολότερα (νωρίτερα) με τσιμέντο Portland.

Σύνοψη: (ενδεικτική) α) Με τσιμέντο Portland (μικρότεροι χρόνοι αφαίρεσης ξυλοτύπων).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: επιλογή (α) με αιτιολόγηση από τους χρόνους του πίνακα.

Απόμιξη ΚΑΙ εξίδρωση

Ερώτηση: 10. Τι ονομάζουμε απόμιξη και τι εξίδρωση σκυροδέματος; Τι προκαλούν τα φαινόμενα αυτά σε αυτό;

Απάντηση:

• Απόμιξη: ο διαχωρισμός των συστατικών του σκυροδέματος λόγω της διαφοράς του ειδικού βάρους τους (από υπερβολική δόνηση, μεγάλο χρόνο μεταφοράς ή μεγάλο μήκος άντλησης). Είναι καταστροφική, γιατί δημιουργεί περιοχές με μειωμένη αντοχή ή ανθεκτικότητα.
• Εξίδρωση: ο διαχωρισμός του νερού από τα στερεά συστατικά κατά την πήξη: τα στερεά καθιζάνουν και το νερό ανεβαίνει, σχηματίζοντας λεπτό στρώμα νερού στην επιφάνεια. Προκαλεί ανομοιογένεια στη μάζα του σκυροδέματος (και μείωση όγκου με την εξάτμιση του νερού)· γίνεται δυσμενέστερη με περισσότερο νερό ανάμιξης και κακή κοκκομετρική διαβάθμιση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Απόμιξη: διαχωρισμός συστατικών λόγω ειδικού βάρους → περιοχές μειωμένης αντοχής· εξίδρωση: διαχωρισμός νερού προς την επιφάνεια → ανομοιογένεια.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: οι δύο ορισμοί + οι συνέπειες.

Αντοχή ΚΑΙ μέτρησή της

Ερώτηση: 11. Ποια είναι η βασικότερη ιδιότητα του σκυροδέματος και πώς αυτή μετράται στο σκυρόδεμα (αμέσως και εμμέσως);

Απάντηση:

• Η βασικότερη ιδιότητα είναι η αντοχή, δηλαδή η μέγιστη δύναμη που μπορεί να αναλάβει ένα στοιχείο χωρίς να καταστραφεί.
• Άμεσα: με συμβατικά δοκίμια, κυβικά 15 × 15 × 15 cm ή κυλινδρικά 15 × 30 cm, που συντηρούνται σε 20 °C και υγρασία > 90% και θραύονται σε θλίψη στις 28 ημέρες· σε αμφιβολία κόβονται πυρήνες (καρότα) από την κατασκευή (ΕΛΟΤ 344).
• Έμμεσα (μη καταστροφικά): κρουστικές μέθοδοι (σφύρα Schmidt, επιφανειακή σκληρότητα), ταχύτητα υπερήχων, εξόλκευση ήλου· η μετρούμενη ιδιότητα ανάγεται σε αντοχή (συνιστάται συνδυασμός και των τριών).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντοχή· άμεσα με θραύση κυβικών/κυλινδρικών δοκιμίων 28 ημερών ή πυρήνων· έμμεσα με σφύρα Schmidt, υπερήχους, εξόλκευση ήλου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: αντοχή + άμεσες και έμμεσες μέθοδοι.

Μέτρηση εργασιμότητας

Ερώτηση: 12. Πώς μετράμε την εργασιμότητα του νωπού σκυροδέματος;

Απάντηση:

• Ανάλογα με τη ρευστότητά του επιλέγουμε την κατάλληλη μέθοδο (οι περιοχές εφαρμογής δίνονται από τον κανονισμό ENV206):
• Δοκιμή κάθισης (ο πρακτικότερος και πιο συνηθισμένος τρόπος), δοκιμή εξάπλωσης (τράπεζα εξάπλωσης), δοκιμή VEBE, δοκιμή μέτρου συμπύκνωσης· επίσης γίνεται δοκιμή αεροπεριεκτικότητας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κυρίως με τη δοκιμή κάθισης· επίσης με τις δοκιμές εξάπλωσης, VEBE και μέτρου συμπύκνωσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: δοκιμή κάθισης + τουλάχιστον δύο ακόμη μέθοδοι.

Πρόσθετα σκυροδέματος

Ερώτηση: 13. Να αναφέρετε τα κυριότερα πρόσθετα. Γιατί τα χρησιμοποιούμε; Ποια είδη αυτών χρησιμοποιούμε ανάλογα με την ιδιότητα που θέλουμε να προσδώσουμε στο σκυρόδεμα;

Απάντηση:

• Κυριότερα: ρευστοποιητικά, αερακτικά, επιβραδυντικά, επιταχυντικά, στεγανωτικά, αναστολείς διάβρωσης.
• Σκοπός: να μειώσουν το νερό και το τσιμέντο για συγκεκριμένη κατηγορία σκυροδέματος, να αυξήσουν την εργασιμότητα, να αυξήσουν τον χρόνο πήξης, να επιταχύνουν την απόκτηση αντοχής, να δώσουν μονωτικές ικανότητες.
• Ανά ιδιότητα: εργασιμότητα με λιγότερο νερό → ρευστοποιητικά· αντοχή σε παγετό και εργασιμότητα → αερακτικά (μικρές φυσαλίδες)· μεγάλος χρόνος μεταφοράς/υψηλές θερμοκρασίες → επιβραδυντικά· γρήγορο ξεκαλούπωμα/χαμηλές θερμοκρασίες → επιταχυντικά· μείωση πορώδους, απόμιξης και συστολών → στεγανωτικά· προστασία του οπλισμού από ενανθράκωση → αναστολείς διάβρωσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ρευστοποιητικά, αερακτικά, επιβραδυντικά, επιταχυντικά, στεγανωτικά, αναστολείς διάβρωσης· για τροποποίηση ιδιοτήτων (νερό/τσιμέντο, εργασιμότητα, πήξη, αντοχή, μόνωση), το καθένα για τη δική του ιδιότητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: οι έξι κατηγορίες + σκοπός + αντιστοίχιση σε ιδιότητα.

Προεντεταμένο, υψηλής αντοχής ΚΑΙ εκτοξευόμενο σκυρόδεμα

Ερώτηση: 14. Πού χρησιμοποιείται: α) το προεντεταμένο σκυρόδεμα, β) το σκυρόδεμα υψηλής αντοχής και γ) το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα;

Απάντηση:

• α) Προεντεταμένο: για πολύ μεγάλα ανοίγματα, ιδιαίτερα στη γεφυροποιία, σε μεγάλα εργοστάσια (ανοίγματα για μηχανήματα) και σε πολυώροφα εμπορικά κέντρα.
• β) Υψηλής αντοχής: σε έργα πολύ ειδικών απαιτήσεων (στην Ελλάδα η γέφυρα Ρίου - Αντιρρίου).
• γ) Εκτοξευόμενο: κυρίως σε επενδύσεις σηράγγων και όπου είναι αδύνατη η κατασκευή ξυλοτύπων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) α) Γέφυρες, μεγάλα εργοστάσια, εμπορικά κέντρα· β) έργα ειδικών απαιτήσεων (γέφυρα Ρίου - Αντιρρίου)· γ) επενδύσεις σηράγγων και όπου δεν γίνονται ξυλότυποι.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστή χρήση για καθέναν από τους τρεις τύπους.