Σκυροδέτηση με χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος κ από τον Ν ί ίκο ο Μαρσέλλο, Πολιτικό Μηχανικό
1. Εισαγωγή Όταν ξεκίνησα μία ομιλία μου στη Φλώρινα, σε Ημερίδα Τεχνολογίας Σκυροδέματος που οργάνωσε το Τ.Ε.Ε. είπα: "Καλωσορίζω την περιοχή IV"!!
Κανείς από κάτω δεν καταλάβαινε τι εννοούσα και εγώ επανέλαβα τη φράση λέγοντας:
" Όπως ορίζει η § 12.8.1. του ΚΤΣ-97, σε περιοχές της χώρας κατηγορίας IV, όπως αυτές χαρακτηρίζονται στο Σχέδιο Προτύπου ΕΛΟΤ - 515, επιβάλλεται η χρήση αερακτικού προσθέτου". Και εάν πάμε βέβαια στο ΕΛΟΤ-515, στο Παράρτημα Β (Πίνακας 1), όπου αναγράφονται απαιτούμενα ελάχιστα μέτρα κατά την σκυροδέτηση , όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι χαμηλή , παρατηρούμε ότι χαρακτηριστική τέτοια περιοχή στην κατηγορία IV, είναι η Φλώρινα. Άσχετα βέβαια αν η χρήση αυτών των αερακτικών δεν έγινε όπως λέει ο ΚΤΣ-97, ούτε ακόμη και σε Μεγάλο Ενεργειακό έργο της περιοχής. Στο σημείωμα αυτό περιγράφονται οι απαιτήσεις του ΚΤΣ-97 (§ 12.8) και τα μέτρα προστασίας κατά ΕΛΟΤ-515, ενώ θα γίνει αναφορά και σε θέματα τεχνολογίας σκυροδέματος που περιλαμβάνονται στην οδηγία ACI-306 (Cold weather concreting): concreting): §
συνιστώμενη θερμοκρασία του σκυροδέματος
§
αρχεία - μητρώα θερμοκρασιών
§
θερμοκρασία πρώτων υλών
§
προετοιμασία πριν τη διάστρωση
§
διάρκεια χρονικής περιόδου προστασίας
§
μέθοδοι προσδιορισμού επιτόπου αντοχής
§
αφαίρεση ξυλοτύπων
§
μέθοδοι συντήρησης
§
επιταχυντικά πρόσθετα σκυροδέματος .
Συνιστάται θερμά η ανάγνωση τόσο του ΚΤΣ-97 και ΕΛΟΤ-515 όσο και του ACI-306, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις σημαντικών σκυροδετήσεων σε χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος.
2.
-97 και ACI-308 Απαιτήσεις των ΚΤΣ ΚΤΣ-97
2.1
Απαιτήσεις ΚΤΣ-97
Εκτός από τη χρήση του αερακτικού (§ 12.8.1.) o ΚΤΣ-97 αναφέρει τις παρακάτω απαιτήσεις κυρίως:
σελ. 1 / 5
§ Απαγορεύεται η σκυροδέτηση όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μικρότερη από -15°C. § Στην περιοχή IV, όταν δεν είναι το σκυρόδεμα επιχρισμένο, η επικάλυψη πρέπει να είναι 50 mm, ενώ αντίστοιχα για όλες τις περιοχές σε μη επιχρισμένο σκυρόδεμα ισχύουν οι απαιτήσεις της § 12.3. του ΚΤΣ-97, δηλαδή 350 kg τσιμέντο ανά m3 (ελάχιστη περιεκτικότητα) και μέγιστος λόγος Ν / Τ = 0,58 για αδρανή μεγίστου κόκκου 31,5 mm (1"), συντήρηση 14 ημερών κ.λπ. § Στην § 12.8.5. αναφέρεται ότι όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος παραμένει (μικρότερη από +5°C, το σκυρόδεμα πρέπει να έχει θερμοκρασία 10°C, για μέγιστο κόκκο 31,5 mm. § Χρόνος θερμικής προστασίας αναφέρεται στον Πίνακα 2 του ΕΛΟΤ-515 (συνήθως 3 - 4 ημέρες), αλλά θα αυξάνεται μέχρις ότου η αντοχή των δοκιμίων του έργου γίνει μεγαλύτερη από 5,0 MPa. 2.2
Παρουσίαση του ACI-306
Στο ACI-306 αναφέρονται τα εξής : α)
Χαμηλή θερμοκρασία (cold weather) ορίζεται εκείνη η περίοδος , όπου για περισσότερες από 3 διαδοχικές ημέρες , επικρατούν οι επόμενες συνθήκες: § η μέση θερμοκρασία είναι κάτω από 5°C § η θερμοκρασία του περιβάλλοντος δεν είναι μεγαλύτερη από 10°C. Σημείωση: Η μέση μέση ημερήσια θερμοκρασία είναι θερμοκρασία είναι ο μέσος όρος μέσος όρος της υψηλότερης της υψηλότερης και χαμηλότερης θερμοκρασίας χαμηλότερης θερμοκρασίας στην στην περίοδο περίοδο από μεσονύκτιο από μεσονύκτιο σε μεσονύκτιο μεσονύκτιο ,
α ί ρ ο γ η τ α Κ
.
Μέσοι όροι παρατηρήσεων σε διάστημα μεγαλύτερο των 15 ετών Μέσος όρος Χαρακτηριστικές Μέση ελάχιστη Μέσο άθροισμα απολύτως min θερμοκρασία ημερών μερικού περιοχές μετεωρολογικών θερμοκρασίας από Οκτώβριο και ολικού σταθμών κάθε κατηγορίας από Οκτώβριο έως και Απρίλιο και Απρίλιο παγετού κατ' έτος έως και Απρίλιο και Απρίλιο Ηπ tmin min tmin
I
0
+ 10 < t
Ηπ < t
II
-4 < t < 0
+6
1 < Ηπ < 3
III
-10 < t < +10
IV
t < -10
3 < Ηπ < 10 t < +6
-10 < Ηπ
π.χ. πόλης Αθηνών Αθηνών Αστεροσκοπείου Αστεροσκοπείου Αθηνών, Ελληνικού, πόλη Πειραιώς π.χ. Λήμνου, Πατρών, Ναυπλίου, Αναβρύτων Αναβρύτων Αττικής, Ν. Φιλαδέλφειας Αττικής Φιλαδέλφειας Αττικής π.χ. Θεσσαλονίκης , !ωαννίνων, Κομοτηνής, Αλεξανδρούπολης Αλεξανδρούπολης, Λάρισας, Τρίπολης π.χ. Φλώρινας
β)
Η θερμοκρασία του σκυροδέματος (όταν εφαρμόζεται ζέσταμα αδρανών ή χρησιμοποιείται ζεστό νερό ανάμιξης ) δεν θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τις ελάχιστες θερμοκρασίες περισσότερο από 11°C.
γ)
Τα μητρώα θερμοκρασιών θα πρέπει να τηρούνται καθημερινά και με τουλάχιστον 2 μετρήσεις ανά 24ωρο.
σελ. 2 / 5
δ)
Ο χρόνος θερμικής προστασίας του σκυροδέματος παρατείνεται μέχρις αναπτύξεως θλιπτικών αντοχών (δοκιμίων επιτόπου ) τουλάχιστον 3,5 MPa (500 psi), που όμως εξασφαλίζει την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος μόνο για ένα κύκλο ψύξης (freezing cycle).
3.
Μέτρα προστασίας - πρόληψης
α)
Η καλύτερη πρόληψη, είναι αυτή που αναφέρεται στην § 12.8.2. του ΚΤΣ-97, όπου αναφέρεται: " Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μικρότερη από 0°C, η σκυροδέτηση πρέπει να αναβάλεται".
β)
Η προσθήκη αερακτικού (§ 12.8.4.) πρέπει να εξασφαλίζει στο μίγμα αέρα που δίνεται στον Πίνακα 12.8.4. (συνήθως 3,0 - 4,5%, με ανοχή ± 1,5).
γ)
Η επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό ανάπτυξης των αντοχών του σκυροδέματος, απεικονίζεται στο ακόλουθο διάγραμμα .
Παρατηρούμε ότι τελικά το "χειμωνιάτικο " σκυρόδεμα (4°C ή 40°F) έχει καλύτερη αντοχή στους 3 μήνες (90 ημέρες) από το "καλοκαιρινό " σκυρόδεμα των 23°C (73°F) (σκυρόδεμα αναφοράς ). δ)
Για ένα τυπικό σκυρόδεμα C16/20, με 270 kg τσιμέντο /m3, η μέση αντοχή 24 ωρών, το μεν καλοκαίρι είναι 10 - 11 MPa, ενώ το χειμώνα μόνο 4 - 5 MPa.
σελ. 3 / 5
Άρα είναι λάθος να ξεκαλουπώνω απογευματινές σκυροδετήσεις το χειμώνα , την επόμενη το πρωί , διότι κατ' αρχήν απαγορεύεται από τον Κ.Τ.Σ.-97 (Πίνακας 11.6) και δεύτερον θα "σπάσουν" οι γωνίες στα υποστυλώματα, ιδίως εάν δεν έχουν μπει "φαλτσογωνιές". Αντίστοιχα οι λόγοι αντοχής 7 προς 28 ημερών είναι το χειμώνα 0,60 - 0,64 έναντι 0,85 - 0,90 το καλοκαίρι (συμβατικά θεωρούμε στους 2022°C λόγο 7/28 = 70%). ε)
Εκτός από τα μέτρα θερμικής προστασίας του σκυροδέματος, άλλα μέτρα που μπορεί να μπορεί να ληφθούν είναι: § χρησιμοποίηση τσιμέντου υψηλού ρυθμού ανάπτυξης αντοχών (π.χ. I/45) § μείωση λόγου Ν / Τ και χρήση υπερρευστοποιητικών § χρήση επιταχυντικών προσθέτων (σε άοπλο σκυρόδεμα ) § θέρμανση του περιβάλλοντος χώρου (π.χ. με "κουκουνάρες", ηλεκτρικές θερμάστρες, σε ολισθαίνοντα ξυλότυπο) § θέρμανση των υλικών (αδρανών, νερού, προσοχή όμως στον τρόπο δοσολογίας, βλέπε ACI - 306/§ 3.3, μέγιστη συνιστώμενη θερμοκρασία 80°C) § θερμική μόνωση στα στοιχεία του σκυροδέματος § χρησιμοποίηση "ζεστού" τσιμέντου, όπως έρχεται από το εργοστάσιο τσιμέντου (με 70 - 75°C), χωρίς να αποθηκεύεται σε κάποιο άλλο σιλό για 2 - 3 ημέρες όπως συνιστάται αντιστρόφως το καλοκαίρι .
στ)
Το κόστος ενός "σετ" οργάνων μέτρησης θερμοκρασιών είναι της τάξης των 700 € τεμ., (ψηφιακό θερμόμετρο ηλεκτρικής αντίστασης 350 €, μεταλλικά θερμόμετρα 30 €/ τεμ εμβαπτιζόμενο ): 100 €/ τεμ θερμόμετρα min-max: 40 €/ τεμ τεμ, θερμοστοιχείο μάζης ( τεμ κ.λπ). Η συσκευή μέτρησης αεροπεριεκτικότητος στοιχίζει περίπου 2.000 €, των 5 It, και 3.500 € των 8 It. Δηλαδή με 3.000 - 4.000 € το Εργοτάξιο μπορεί να είναι πλήρως εξοπλισμένο για σκυροδέτηση με χαμηλές θερμοκρασίες .
ζ)
Τέλος ο χρόνος συντήρησης είτε 7 είτε 14 ημερών συμβάλλει , εκτός από την ανάπτυξη της αντοχής, και στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος της κατασκευής.
4.
Συμπεράσματα
Υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος ή θα πρέπει να αναβάλεται η σκυροδέτηση ή να σχεδιάζεται επιμελώς όσον αφορά: § την μελέτη συνθέσεως του σκυροδέματος § την επιλογή των υλικών § τις συνθήκες σκυροδέτησης § την θέρμανση των υλικών παρασκευής του σκυροδέματος § την θερμική προστασία / μόνωση μόνωση των στοιχείων της κατασκευής
Τα παραπάνω μέτρα είναι εφικτά , μικρής σχετικά επιβάρυνσης, αλλά μεγάλης σημασίας για την ποιότητα της κατασκευής. Η παράληψή τους μπορεί να οδηγήσει σε αναστολή / διακοπή διακοπή της διαδικασίας πήξης του τσιμεντοπολτού και ανάπτυξης των αντοχών, ενώ θα επηρρεάσει και την μακρόχρονη ανθεκτικότητα του σκυροδέματος . Μπορεί ακόμη Μπορεί ακόμη να οδηγήσει σε ολοσχερή αστοχία της κατασκευής από παγοπληξία.
σελ. 4 / 5
Βιβλιογραφία 1. Κανονισμός Τεχνολογίας Σκυροδέματος (Φ.Ε.Κ./315/ Β /17-4-97). 2. ACI 306R-88: "Cold Weather Concreting", Concreting", (1995) American Concrete Institute, Farmington Hills, MI 48333-9094, U.S.A. 3. ΕΛΟΤ - 515: "Σκυροδέτηση όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι χαμηλή ", 4. A. M. Neville: "Properties of concrete", concrete", 3rd Edition (1993), Longman Longman Scientific & Technical, England.
Δημοσιεύθηκε Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ΤΕΧΝΙΚΑ
σελ. 5 / 5
